油滴在电容器中的运动与电荷量子化

在物理学实验中，油滴实验是一个非常经典的演示电子电荷量子化的实验，它是由美国物理学家罗伯特·米利肯在20世纪初设计的。在这个实验中，通过观察带电油滴在电场中的运动，可以研究电荷的基本性质。当油滴被喷射到两个平行板构成的电容器之间时，可以通过调节外加电压来控制油滴的运动状态。如果电压适当，油滴可以悬浮在空中不动；增加电压，油滴会被向上推动；减少或关闭电压，则油滴会因重力作用而下降。通过对不同油滴在不同电压下的运动进行精确测量，并结合已知的物理参数（如油的密度、油滴的大小等），科学家们能够计算出油滴所携带的电荷量。米利肯发现，所有油滴的电荷都是一个最小值（即电子电荷）的整数倍，这一发现为量子力学的发展奠定了基础。