密立根與電子電荷測(cè)量論文.docVIP

大慶師范學(xué)院本科生畢業(yè)論文密立根與電子電荷的測(cè)量學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 物理學(xué) 研 究 方 向 原子物理 學(xué) 生 姓 名 麥提如則如則麥麥提 學(xué) 號(hào) 201207010125 指導(dǎo)教師姓名 郝淑娟 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 講師 2016 年 4 月 24 日摘要 隨著人類(lèi)不斷地已知領(lǐng)域和未知領(lǐng)域的探索，已知領(lǐng)域得到了充分的完善，未知領(lǐng)域被開(kāi)發(fā)拉入“已知領(lǐng)域”并且通過(guò)各方面的研究發(fā)現(xiàn)其新的性質(zhì)，新的規(guī)律開(kāi)拓新的領(lǐng)域。為此受人尊敬的擁有堅(jiān)持不懈的研究精神和超越正常人的智慧的科學(xué)家們貢獻(xiàn)出來(lái)自己的一生，把自己的青春為此燃燒。他們的貢獻(xiàn)與發(fā)現(xiàn)讓我們的世界大有改變，快速發(fā)展出現(xiàn)高科技時(shí)代。 做實(shí)驗(yàn)研究時(shí)無(wú)意中“陰極射線”的出現(xiàn)促進(jìn)了電子的發(fā)現(xiàn)。湯姆遜研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)電子，確定其性質(zhì)并成功的測(cè)出電子的荷質(zhì)比 /m，從此電子正式進(jìn)入人們的視野，同時(shí)結(jié)束了將近三十年的的有關(guān)的科學(xué)爭(zhēng)執(zhí)。電子的發(fā)現(xiàn)結(jié)束了有關(guān)陰極射線的爭(zhēng)論，同時(shí)也給人們拋出了一些難題，比如電子電荷的測(cè)量。史上首位精確測(cè)量出電子電荷的物理學(xué)家是美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家密立根。通過(guò)幾次的實(shí)驗(yàn)儀器上的改良，以油滴替代水滴甚至連續(xù)60天的觀察，大量數(shù)據(jù)處理，最終在1917年發(fā)表論文給出的電子電荷量為1.5924(17) x 1019C,與到2006年利用現(xiàn)代高科技得出來(lái)的結(jié)果(1.60217653(14) x 1019C)差異小于百分之一。密立根的油滴實(shí)驗(yàn)（Oil-drop experiment）現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中并成為一個(gè)很重要的實(shí)驗(yàn)。油滴實(shí)驗(yàn)讓密立根在當(dāng)時(shí)享受美譽(yù)，名聲大噪，活的是人的尊重。1923年以電子電荷的測(cè)量與光電效應(yīng)方面的研究貢獻(xiàn)成為了本年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的贏得者。盡管密立根的實(shí)驗(yàn)以精確著稱(chēng)沒(méi)有發(fā)表一部分?jǐn)?shù)據(jù)而棄用讓油滴實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以及他的名譽(yù)和品德受到了質(zhì)疑。最終發(fā)現(xiàn)的事實(shí)讓其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)棄用的原因大白，打消了各界人士的質(zhì)疑。油滴實(shí)驗(yàn)也評(píng)為實(shí)驗(yàn)物理史上最美麗的十大實(shí)驗(yàn)之一。 關(guān)鍵詞：密立根 貢獻(xiàn) 電子 電子電荷的測(cè)量 緒論人類(lèi)對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律和物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)的研究從未停止過(guò)：亞里士多德，阿基米德，到伽利略，牛頓，再到波義耳，愛(ài)因斯坦。人類(lèi)對(duì)物理的興趣和研究帶來(lái)了現(xiàn)在的生產(chǎn)革命和強(qiáng)大的生產(chǎn)力量以及前所未有的高科技。登陸了月球，對(duì)火星進(jìn)行探測(cè)，甚至對(duì)銀河系有了很大的了解。物理科學(xué)家們的興趣與研究無(wú)處不在：大到宇宙，銀河系；小到電子，夸克甚至更小。經(jīng)典物理的研究到量子化理論提出更是掀起了一波又一波物理研究的風(fēng)暴。他們把自己畢生的心血和時(shí)間以及天賦和努力獻(xiàn)給了物理的各個(gè)領(lǐng)域的各項(xiàng)研究，將物理的發(fā)展提高了一層又一層。經(jīng)過(guò)他們的努力，物理的發(fā)展加快了步伐。19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理科學(xué)迎來(lái)了前所未有的驚人的發(fā)展速度，人們的研究對(duì)象已經(jīng)達(dá)到了電子級(jí)別，物理研究達(dá)到了更高的水平和級(jí)別。隨著對(duì)原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究，1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子并為現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展起了在工大的促進(jìn)作用以及飛躍式的發(fā)展。然而，湯姆遜測(cè)定了陰極射線的電荷與質(zhì)量之比值（e/m,也叫做荷質(zhì)比）但是測(cè)定出電子電荷的準(zhǔn)確測(cè)量值的物理學(xué)家是羅伯特安德魯密立根（Robert Andrews Millikan）。密立根憑著自己的敏銳的洞察力，不同常人的思考能力和思考方法，能夠發(fā)現(xiàn)微妙不同的眼光，驚人的實(shí)驗(yàn)技巧天賦通過(guò)改善前人的實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)過(guò)程和最為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終在1923年10月22日瑞典斯德哥爾摩音樂(lè)大廳獲得了本年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1927年4月25日，時(shí)代雜志的封面上印上了這位科學(xué)巨匠的專(zhuān)心致志的看著顯微鏡的令人深思吸引的畫(huà)面，那正好描述了當(dāng)時(shí)新的美國(guó)神話(huà)的畫(huà)面的標(biāo)題為RA密立根博士檢查宇宙的脈搏。密立根是當(dāng)時(shí)的科學(xué)界的風(fēng)云人物之一。密立根的一生與貢獻(xiàn)密立根的生涯要說(shuō)密立根的傳奇般的一生，就需要從他的身世說(shuō)起：他的父親塞拉斯密立根在奧柏林學(xué)院和奧柏林神學(xué)院，擔(dān)任了公理會(huì)教堂的牧師，而母親瑪麗密立根也與1857年也在奧柏林獲得了學(xué)位，接著在密歇根的奧利維特學(xué)院擔(dān)任女教徒的牧師。1868年3月22日美國(guó)的伊利諾斯州的莫里森（Morrison Illinois）的塞拉斯密立根和瑪麗密立根夫婦迎來(lái)了將來(lái)要成為天賦異稟，才華橫溢的科學(xué)巨匠的嬰兒（他們的次子，總六個(gè)兄弟）。這位嬰兒慢慢長(zhǎng)大卻沒(méi)有讓人們看到了自己從小就有過(guò)人的非凡之處，也沒(méi)有做出讓人感覺(jué)到很驚訝，出其不意的事，就像其他孩子一樣過(guò)著無(wú)憂(yōu)無(wú)慮的童年。幼年時(shí)，父母的清教徒式的培養(yǎng)塑造了他極其堅(jiān)強(qiáng)和具有很有責(zé)任心的性格。六歲便給父親寫(xiě)了一封很?chē)?yán)肅的表達(dá)自己小小年紀(jì)就知道了自力更生道理的信。這封信的內(nèi)容是：親愛(ài)的爸爸：我愛(ài)你，我希望你度過(guò)快樂(lè)的一年。我會(huì)努力成為一個(gè)好孩子讓你幸福。我會(huì)學(xué)習(xí)閱讀，工作，唱歌。我想賺錢(qián)，為小鳥(niǎo)，為我們星期日的教徒集會(huì)會(huì)買(mǎi)食物。 您的孩子 羅比小小的一個(gè)年紀(jì)學(xué)會(huì)復(fù)當(dāng)年責(zé)任，為自己的責(zé)任努力，而母親的想法是自己的孩子們?cè)谧∷藓蜕攀撤矫嬷饪孔约旱呐ψ允称淞?。而在馬克克塔中學(xué)的成績(jī)單很是令人滿(mǎn)意：羅伯特密立根的行為舉止有口皆碑，對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，學(xué)業(yè)出類(lèi)拔萃。 中學(xué)畢業(yè)后再一家鋸木工廠工作，還在法院當(dāng)速記員以為大學(xué)的花銷(xiāo)做點(diǎn)兒積累。密立根在十八歲那一年（1886年）進(jìn)入俄亥俄州的奧柏森大學(xué)（Oberlin College，也是密立根的其他五個(gè)兄弟也同樣在這里獲得了學(xué)位。學(xué)習(xí)期間刻苦鉆研，認(rèn)真學(xué)習(xí)，成績(jī)優(yōu)異，令人期待。還沒(méi)有大學(xué)畢業(yè)便在第二年起被聘為初等物理班擔(dān)任教員。期間努力學(xué)習(xí)拉丁文和希臘文，過(guò)程中佩克也是他的希臘文老師在他走上物理科學(xué)路上起了非常關(guān)鍵的作用并且在他的幫助下確定了人生方向，也是他要求密立根教第一堂物理課，同樣在他的要求之下密立根后來(lái)才去的哥倫比亞大學(xué)。獲得學(xué)士學(xué)位之前他已經(jīng)學(xué)了物理學(xué)以外的包括天文學(xué)，植物學(xué)和微積分相關(guān)的知識(shí)。到了1893年雙喜臨門(mén)獲得了碩士學(xué)位和哥倫比亞大學(xué)物理系攻讀博士學(xué)位的獎(jiǎng)學(xué)金。1895年成為了大物理系建立以來(lái)的第一位博士學(xué)位的獲得者，緊接著在柏林和哥廷根大學(xué)大學(xué)留學(xué)，一年后回國(guó)在芝加哥大學(xué)教書(shū)并根據(jù)出色的成績(jī)第二年就升為副教授，又在1910年成為正教授。（幾個(gè)選擇當(dāng)中選擇芝加哥大學(xué)的原因：鈾射線即放射性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)讓他處于興奮狀態(tài)且提供研究工作）。1904年，密立根與格麗特布蘭卡德結(jié)婚，可是在歐洲的為期七個(gè)月的蜜月他還是去拜訪很多實(shí)驗(yàn)室以便回國(guó)投入自己的研究事業(yè)。1921年又轉(zhuǎn)職到了加州理工大學(xué)的物理系主任，直到1945年退休擔(dān)任了加州理工執(zhí)行理事會(huì)的主席。加州理工大學(xué)在短時(shí)間內(nèi)成為全美頂尖的研究型大學(xué)，密立根的功不可沒(méi)。在物理科學(xué)界中出生的研究成果成為1923年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者，在1927年以檢查宇宙脈搏者的身份登上了時(shí)代雜志的封面。這位偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家也是一位非常了不起的愛(ài)國(guó)者，他看出科學(xué)在戰(zhàn)爭(zhēng)中的不可估量的作用并呼吁讓科學(xué)界在二戰(zhàn)期間積極為國(guó)家做出貢獻(xiàn)。1953年12月19日以心臟病突發(fā)的緣故與世長(zhǎng)辭，留下巨大的科學(xué)財(cái)富離開(kāi)了我們。做出的貢獻(xiàn) 密立根以思維嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)方法巧妙，頗有創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，數(shù)據(jù)與結(jié)果精確成為當(dāng)代實(shí)驗(yàn)研究者們的楷模。他除了電子電荷的測(cè)量，因質(zhì)疑愛(ài)因斯坦的理論而研究光電效應(yīng)，而且完全肯定光電效應(yīng)方程，也測(cè)定了當(dāng)時(shí)最為準(zhǔn)確的普朗克常量的值。在電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下金屬表面逸出課題方面研究和元素火花光譜學(xué)研究有很大的成就。由于他的一系列研究紫外光譜大大超出了當(dāng)時(shí)已知范圍，新發(fā)現(xiàn)了一千多條譜線。宇宙射線方面的大量的研究改變了以前的“宇宙射線是光子”觀念。電子自旋理論的提出和正電子的也有密立根的間接的貢獻(xiàn)。二戰(zhàn)期間致力動(dòng)員科學(xué)界人士借科學(xué)的力量為國(guó)家在戰(zhàn)爭(zhēng)中做出貢獻(xiàn)。 電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程的坎坷1838年，法拉第（MFaraday）為自己制作的真空放電管（真空度較低）通電之時(shí)注意到了一種新的現(xiàn)象兩極之間有暗區(qū)（法拉第暗區(qū)），而在1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾（JPlucker）用蓋斯勒管（真空度很高的真空管）研究氣體放電現(xiàn)象時(shí)低壓氣體發(fā)光之外，陰極正對(duì)面的玻璃管也出現(xiàn)了祿色的熒光，奇怪的是拿磁鐵在玻璃管外晃動(dòng)的時(shí)候該祿色的熒光也跟著晃動(dòng)。通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)和爭(zhēng)辯之后，德國(guó)物理學(xué)家哥爾茨坦將普呂克爾發(fā)現(xiàn)的熒光現(xiàn)象命名為陰極射線。當(dāng)然，當(dāng)在科學(xué)界出現(xiàn)了新的現(xiàn)象，哪怕是微妙的不同都會(huì)引起很多很多研究者的興趣和研究。陰極射線也不例外而且弄的科學(xué)界很不安，關(guān)于陰極射線是個(gè)什么性質(zhì)的射線問(wèn)題，科學(xué)家們分成兩個(gè)對(duì)立的門(mén)派持兩個(gè)不同的觀念。其中一種是以太說(shuō)即陰極射線是類(lèi)似于紫外線的以太波。另一種是帶點(diǎn)微里說(shuō)即提出陰極射線是由帶有負(fù)電的物質(zhì)微粒組成的假象。相對(duì)而言，后者比前者更新鮮一些。這兩種觀點(diǎn)之間的爭(zhēng)執(zhí)持續(xù)了將近30年，雙方為了證明自己的觀點(diǎn)做了大量的實(shí)驗(yàn)卻誰(shuí)也不能夠說(shuō)服誰(shuí)。確定陰極射線的性質(zhì)與弄清楚出現(xiàn)的原因似乎是當(dāng)頭第一要?jiǎng)?wù)。直到1897年劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的主管湯姆遜通過(guò)自己的一系列實(shí)驗(yàn)確定陰極射線并非以太波，而是帶有負(fù)電的亞原子微粒。湯姆遜面前擺了一道很?chē)?yán)肅問(wèn)題：這些帶有負(fù)電的亞原子微粒是原子，分子還是其他微粒？順著問(wèn)題尋找答案測(cè)定陰極射線的荷質(zhì)比（e/m）并且證明荷質(zhì)比是固定不變的，與各種條件下得到的都是同樣的帶點(diǎn)微粒，電極材料與氣體成分沒(méi)有任何關(guān)系。從此而起，電子被發(fā)現(xiàn)拉開(kāi)了近代物理學(xué)的序幕，率先敲開(kāi)了通向基本粒子物理的大門(mén)，宣告物理學(xué)進(jìn)入新的時(shí)代。雖然湯姆遜不是電子的命名者，卻是公認(rèn)的電子的發(fā)現(xiàn)者，為物理學(xué)做出不可估量的貢獻(xiàn)。電子電荷的測(cè)量電子電荷測(cè)量的探索 電子被發(fā)現(xiàn)，掀起了對(duì)電子的研究的熱潮。湯姆遜在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室通過(guò)利用陰極射線在電磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)測(cè)定出荷質(zhì)比，其同事唐森德，研究生威爾遜通過(guò)云霧室實(shí)驗(yàn)試圖對(duì)電子電荷進(jìn)行測(cè)量，著名科學(xué)家盧慈福通過(guò)粒子散射實(shí)驗(yàn)推算出電子電荷量。湯姆遜，唐森德，威爾遜等人彼此改善實(shí)驗(yàn)工具和實(shí)驗(yàn)方法以精益求精，取得了很大的進(jìn)展卻不是準(zhǔn)確度較低，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大。美國(guó)芝加哥大學(xué)的密立根從1906年開(kāi)始重復(fù)做威爾遜的云霧室實(shí)驗(yàn)進(jìn)行電子的電荷的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，然而沒(méi)有得出有發(fā)表價(jià)值的數(shù)據(jù)，所得出的數(shù)據(jù)起伏大因此影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。盧瑟福根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)研究提出由于水滴蒸發(fā)問(wèn)題的存在導(dǎo)致結(jié)果數(shù)據(jù)的偏小，密立根為盧瑟福的建議做出針對(duì)性改變即改用平衡水滴法在云霧水滴上加上與重力方向相反的電場(chǎng)力（最高可達(dá)一萬(wàn)伏特）使水滴懸浮起來(lái)，得出的結(jié)果還是沒(méi)有讓很多研究者滿(mǎn)意。經(jīng)過(guò)思考如何消除水滴蒸發(fā)問(wèn)題對(duì)最終結(jié)果的影響，最終以油滴替代水滴。于1913年發(fā)布的最初的數(shù)據(jù)也得到了認(rèn)可，但是密立根并沒(méi)有感到滿(mǎn)足繼續(xù)努力地做研究到1917年四年左右的時(shí)間多次發(fā)表論文公布實(shí)驗(yàn)結(jié)果并在1917年公布他最為精確的電子電荷量。 實(shí)驗(yàn)儀器與原理現(xiàn)在油滴實(shí)驗(yàn)已經(jīng)走進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，直接在計(jì)算機(jī)上處理在實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)。大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里用于油滴實(shí)驗(yàn)的主要實(shí)驗(yàn)儀器為MOD-IX型油滴儀和計(jì)算機(jī)。密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量電子電荷基本原理：將霧化的微量的帶電的油滴噴入到一對(duì)水平的平行板電容器的兩個(gè)電極之間，測(cè)定出其在重力場(chǎng)電場(chǎng)力共同作用下的速度，計(jì)算出所帶電荷量的多少。多次改變帶電量就可以發(fā)現(xiàn)其帶電量是某一常量e的可正或負(fù)的整倍數(shù)。e值便是電子電荷的大小。用靜平衡法油滴電荷量大?。浩叫邪咫娙萜鞯碾姌O之間距離為，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度=0時(shí)，油滴會(huì)在自身的重力作用之下向下運(yùn)動(dòng)， 小油滴是球形的密度為，半徑為，則，而在空氣中所受到的浮力為，油滴下落時(shí)的速度為時(shí)，其所受到的阻力為 ，油滴下落時(shí)受力為，而在當(dāng)以速度勻速下落的時(shí)候即總受力（合外力），由此可以得出油滴球的半徑表達(dá)式 （1）又進(jìn)一步可以得到油滴的質(zhì)量的表達(dá)式 在此處鍵入公式。 （2）當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，油滴所帶的電量為，所受的電場(chǎng)力為，平行板電容器兩個(gè)電極之間的電壓為時(shí)，此時(shí)的兩個(gè)電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為，而電場(chǎng)力。此時(shí)此刻的油滴在電場(chǎng)力，重力與浮力的共同作用下處于平衡狀態(tài)，懸浮在兩極板之間靜止不動(dòng)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：，即 （3） 我們?cè)诘贸龅耐茖?dǎo)公式時(shí)設(shè)斯托克斯定律嚴(yán)格成立（實(shí)際上油滴半徑遠(yuǎn)大于氣體分子自由程時(shí)才是成立的）。由于油滴很小很小，空氣是不能看做連續(xù)介質(zhì)，所以對(duì)斯托克斯公式進(jìn)行修正（對(duì)黏度進(jìn)行修正）：，并代入到式（3）中得到的修正值， 令 ，則的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （4） 根據(jù)上列所述以及利用以下數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)出平行板電容器電極之間的電壓（油滴靜止時(shí)），其距離=5.0010-3m，溫度為20時(shí)油滴密度=981kgm3，下落速度為，可以計(jì)算出的值，為修正常數(shù)；=8.23MPa，大氣壓強(qiáng)=101.325KPa；為油滴半徑（由式（1）確定）；空氣密度=1.006kgm3；空氣的黏度1.8310-5kgm3s；重力加速度g=9.80ms2；下落時(shí)的速度為下落距離與所用時(shí)間之比。 用動(dòng)態(tài)法測(cè)出帶電量多少：油滴很小的緣故，再者靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的布朗運(yùn)動(dòng)的影響，要讓其到達(dá)完全靜止?fàn)顟B(tài)是很難的，所以可以借動(dòng)態(tài)法消除布朗運(yùn)動(dòng)的影響較快達(dá)到完全靜止?fàn)顟B(tài)。如果所加的電場(chǎng)力比重力大，那么油滴向上運(yùn)動(dòng)而不是下落，當(dāng)運(yùn)動(dòng)之時(shí)的阻力與外作用力平衡的時(shí)候，油滴會(huì)以速度勻速上升，此時(shí)會(huì)有，也就是。從此可以得出 (5)現(xiàn)在把式（1）代入到式（5）當(dāng)中，得出的數(shù)學(xué)表達(dá)式當(dāng)令 ，的時(shí)候 得出 (6)當(dāng)紫外線射到油滴時(shí)，其所帶電荷由變?yōu)?，油滴在電?chǎng)上升速度由變?yōu)?，勻速下降速度卻不變。根據(jù)式（6）可以得到的數(shù)學(xué)表達(dá)式 (7) 最后，對(duì)電荷基本單位進(jìn)行確定：取多個(gè)油滴分別測(cè)出其帶電量再求出其最大公約數(shù)，作為電荷量的基本單位；或者對(duì)同一個(gè)油滴測(cè)出多個(gè)（）再求其最大公約數(shù)，作為電荷量的基本單位。初學(xué)者測(cè)量準(zhǔn)確度不夠高求最大公約數(shù)確定基本單位的方法相對(duì)難，所以建議用反推出的相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單方便的方法來(lái)確定。油滴的來(lái)源與貢獻(xiàn)密立根創(chuàng)造設(shè)計(jì)以及進(jìn)行的油滴實(shí)驗(yàn)作為電子電荷的測(cè)量的基本實(shí)驗(yàn)被編入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。該實(shí)驗(yàn)對(duì)于近代物理和基本粒子物理至關(guān)重要。密立根最初開(kāi)始研究電子電荷的測(cè)量時(shí)，也像其他同類(lèi)研究者一樣試圖通過(guò)水滴來(lái)測(cè)量而并不是用油滴。所謂靈感來(lái)了什么也擋不住，正如愛(ài)迪生的話(huà)“99%的汗水重要，但是1%的靈感更重要”，一直被水滴蒸發(fā)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度偏低的所困擾的他參加完英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)1909年8月在加拿大溫尼伯市（Winnipeg）召開(kāi)的年會(huì)趕回芝加哥的旅途當(dāng)中，正眺望窗外的那一刻靈感毫無(wú)征兆的來(lái)拜訪留下解決水滴蒸發(fā)問(wèn)題的方法：人類(lèi)為獲得不易蒸發(fā)的的潤(rùn)滑劑，最近的300年來(lái)一直改進(jìn)鐘表油的質(zhì)量，我卻在如何處理：蒸發(fā)問(wèn)題上糾結(jié)這么久？為什么不用鐘表油來(lái)做液粒，鐘表油幾乎一點(diǎn)都不會(huì)蒸發(fā)的呀?；氐街ゼ痈绱髮W(xué)的研究實(shí)驗(yàn)室，他立刻對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改善用油滴替代水滴，原先的可以觀察水滴速度的改變的時(shí)間從45秒變?yōu)殚L(zhǎng)達(dá)四小時(shí)半的時(shí)間，就這樣密立根有足夠的時(shí)間來(lái)對(duì)油滴速度進(jìn)行連續(xù)的觀察，向成功邁出了開(kāi)始該項(xiàng)研究以來(lái)的最大的一步。物理科學(xué)歷史也隨著向前進(jìn)跨出一大步。密立根用油滴替代水滴之后取得了非常大的進(jìn)步，測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)也開(kāi)始符合他的預(yù)期。他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)斯托克斯定律進(jìn)行修正。1910年到1917年期間的他測(cè)出的電子的電荷量值一次比一次提高了精確度，做過(guò)的實(shí)驗(yàn)次數(shù)超過(guò)了一千次，處理大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1917年再度發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)表的論文稱(chēng)電子電荷值為：=4.774(0.005) 靜電單位，相當(dāng)于，在高科技與高端計(jì)算機(jī)技術(shù)的幫助下到2006年為止的電子電荷值為：，而在高中與大學(xué)階段的教學(xué)教材里其取值為?？梢钥闯觯话倌昵懊芰⒏米约旱暮?jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)裝置和筆紙測(cè)出來(lái)的電子電荷值與現(xiàn)在我們所知道的值相差不到百分之一，當(dāng)時(shí)也獲得了邁克爾遜，湯姆遜等等物理學(xué)家的認(rèn)可與很高的贊譽(yù)。很明顯當(dāng)時(shí)的密立根的實(shí)驗(yàn)技術(shù)相當(dāng)精妙，實(shí)驗(yàn)手段和技巧令人驚訝，實(shí)驗(yàn)思維嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度很高，當(dāng)然油滴也為得到精確數(shù)據(jù)“貢獻(xiàn)”了不少。后人的有關(guān)的爭(zhēng)論使得密立根在歷史上留下明顯清晰的足跡的實(shí)驗(yàn)似乎完美，也結(jié)束了20世紀(jì)初對(duì)電子的爭(zhēng)論卻其中的“完美”成了7080年代的另一系列爭(zhēng)論的導(dǎo)火線。密立根在1913年“物理評(píng)論”上發(fā)表的論文以及1917年的初版，1924年與1934年再次再版的著作“電子及其他質(zhì)點(diǎn)”論文中稱(chēng)所發(fā)表的數(shù)據(jù)是代表自己和自己的學(xué)生連續(xù)觀察60天的58顆油滴的所有數(shù)據(jù)而沒(méi)有一個(gè)被忽略掉的。令人意外的是，哈佛大學(xué)的科學(xué)史學(xué)家杰拉德霍頓（G.Holton）在密立根去世20余年后重新翻看密立根當(dāng)時(shí)的兩本研究筆記時(shí)發(fā)現(xiàn)從1911年10月28日到1912年4月16日的六個(gè)多月的時(shí)間里近140次的完整的實(shí)驗(yàn)記錄。美國(guó)科羅拉多大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家阿蘭富蘭克林（AFranklin）再次查看密立根實(shí)驗(yàn)檔案發(fā)現(xiàn)密立根在此期間總共做了175次實(shí)驗(yàn)而不是140次，兩個(gè)人都發(fā)現(xiàn)有著“漂亮，不可用，一定發(fā)表，錯(cuò)誤嚴(yán)重錯(cuò)誤”等字樣的標(biāo)記。兩個(gè)人的重新查案使得“完美”的實(shí)驗(yàn)拉入到爭(zhēng)議和疑問(wèn)當(dāng)中，人們開(kāi)始懷疑和爭(zhēng)論油滴實(shí)驗(yàn)中為什么沒(méi)有發(fā)表其中大部分?jǐn)?shù)據(jù)而選擇隱瞞或者是省略掉。史學(xué)家們持有懷疑批判態(tài)度，科學(xué)家則相反地傾向于同情，認(rèn)為其中沒(méi)有發(fā)表的數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)穩(wěn)定可靠性，電壓和氣壓穩(wěn)定性，對(duì)流現(xiàn)象的緣故而不能用，密立根對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選忽略帶有不確定因素的數(shù)據(jù)并沒(méi)有影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確值，不存在刪除和修改數(shù)據(jù)造假現(xiàn)象。通過(guò)現(xiàn)代高科技得出的結(jié)果也跟密立根得出的結(jié)果十分地接近，也證明密立根的計(jì)算結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)。結(jié)束語(yǔ)電子的發(fā)現(xiàn)讓現(xiàn)代物理學(xué)和基本粒子物理學(xué)帶入人們的視線，而電子電荷的測(cè)量卻成為其中的重大突破， 成為物理學(xué)歷史不可或缺的一部分。密立根的油滴實(shí)驗(yàn)堪稱(chēng)完美，首先把水滴用油滴替代