罗伯特·安德鲁·密立根（Robert Andrews Millikan，1868年3月22日—1953年12月19日），美国实验物理学家，因测量基本电荷和在光电效应方面的工作而获得1923年诺贝尔物理学奖。1891年，罗伯特·安德鲁·密立根获得奥柏林学院学士学位；1893年，罗伯特·安德鲁·密立根获得奥柏林学院硕士学位。1895年，罗伯特·安德鲁·密立根获得哥伦比亚大学博士学位。1896年，罗伯特·安德鲁·密立根任芝加哥大学助理教授；1897年—1910年，罗伯特·安德鲁·密立根任芝加哥大学副教授。1953年12月19日，罗伯特·安德鲁·密立根在加利福尼亚州帕萨迪纳逝世，享年85岁。

1868年3月22日罗伯特·安德鲁·密立根生于伊利诺伊州的莫里森，是其父母的第二个儿子。1886年密立根进入俄亥俄州的奥柏森大学（Oberlin College）后，从二年级起被聘在初等物理班担任教员，他很喜爱这个工作，这使他更深入地钻研物理学。1891年大学毕业后，仍继续在初级物理班讲课两年，由此写成了广泛流传的教材。在大学期间，密立根最喜欢的学科就是希腊语和数学。1893年取得硕士学位，同年得到哥伦比亚大学物理系攻读博士学位的奖金。1895年密立根博士毕业，成为哥大物理系建系来毕业的第一位物理学博士。随后他留学德国的柏林和哥廷根大学。1896年回国任教于芝加哥大学。由于教学成绩优异，第二年就升任副教授。1910年，由于他出色的教学和科研工作，正式提升为正教授。1921年，密立根离开芝加哥大学，转职到了加州理工学院担任物理系Normal Bridge Laboratory的主任。在那里，他主要研究由另外一名物理学家维克多-海斯（Victor Hess）发现的从外太空来的射线，密立根证明，这些射线确实来自于外太空，并且命名为“宇宙射线”（Cosmic Rays）。1921年到1945年密立根退休之前，担任加州理工执行理事会的主席，并在此期间，让加州理工成为全美最优秀的研究型大学之一。1953年12月19日，由于心脏病发作，密立根死于他在加州的家中，时年85岁。

（1）精确测定基本电荷值

罗伯特·安德鲁·密立根

罗伯特·安德鲁·密立根最著名的实验成就是在电场和重力场中运动的带电油滴精确地测定了基本电荷。密立根的基本电荷实验是从云雾方法开始的。他先和研究生贝济曼（L. Begeman）一起重复了卡文迪什实验室的工作。密立根和贝济曼最初只是重复平板电极实验，结果没什么进步。后来改用镭作为电离剂，代替Ｘ射线，结果比平板电极法略好，得e=4.03×10-10esu（esu是cm·g·s静电单位制的缩写，1esu（电量）=1/3×10-9C）。1908年，密立根在美国物理学会年会上宣读电子电荷结果后得到欧内斯特·卢瑟福的肯定，后来密立根受到带电云雾法的启发，发明了水珠平衡法。1909年，密立根用水珠平衡法测量电子电荷，得e=4.65×10-10esu。1909年12月至1910年5月，密立根与他另一 名学生弗雷切尔（H. Fletcher）用油（或甘油和汞）做了近200颗的油滴的平衡实验。他们宣称，在所有情况下液滴从空气中捕获的电荷都是最小电荷的整数倍。综合所有数据，并对斯托克斯定律进行修正，得到电子电荷的平均值e=4.891×10-10esu。1910年以后，密立根在平衡油滴法的基础上，进一步改进了实验方法，并进一步研究斯托克斯定律的有效性，作了修正，1913年宣布油滴测定电子电荷实验完成，得到电子电荷的数值为e=（4.774±0.009）×10-10esu。

（2）对光电效应的实验研究

罗伯特·安德鲁·密立根

对光电效应的研究是密立根第二项为人们所称道的工作。1905年，阿尔伯特·爱因斯坦根据光量子理论提出光电效应方程，可以很好地解释光电效应。为了检验爱因斯坦的光电效应方程，1910年密立根选择了6种不同波长的单色光，分别测量不同电压下的光电流，从光电流与电压的关系曲线求出在某一波长的光照射下被测阴极的遏止电压。6组光电流曲线所得遏止电压随光频率变化的曲线，密立根得到的正好是一根漂亮的直线。他根据这根直线的斜率求出了普朗克常数h的值，与马克斯·普朗克1900年从黑体辐射求得的h值符合得极好。1916年，密立根发表的实验结果完全肯定了阿尔伯特·爱因斯坦的光电效应方程，光量子理论也开始得到人们的承认。

（3）对Ｘ射线的研究

密立根还从事电子在强电场作用下逸出金属表面的实验研究，以及一些金属的Ｘ射线研究。他发现了近1000条谱线，波长直到13.66纳米，从而有助于把Ｘ射线和光学光谱连接起来。他对Ｘ射线谱的分析工作，使在理论上和阿诺德·索末菲关于可见光双重线理论上产生极大的分歧，导致乌伦贝克和古兹密特两人在1925年提出电子自旋理论。

（4）对宇宙射线的研究

密立根在宇宙射线方面也做过研究，积累了一些不同高度不同地区的实验数据，发现了宇宙射线的纬度效应的大小与经度有关，纠正了早期有人论为宇宙线是由光子组成的观点。密立根和他的学生卡尔·大卫·安德森用强磁场中的云室对宇宙线的实验研究，导致他的学生安德森在1932年发现了正电子。

罗伯特·安德鲁·密立根

罗伯特·安德鲁·密立根曾指导的学生有赵忠尧、颜任光、李耀邦、卡尔·大卫·安德森、徐璋本。

罗伯特·安德鲁·密立根参与编写的教材有：《大学普通物理学实验教程》《力学、分子物理学和热学教程》《电学、声学与光学》等大学教材，还有《物理初级教程》和《中学物理实验教程》等中学教材。

在加州理工学院任职期间，密立根确立了加大投入，优先发展基础学科——物理学，以此作为学校腾飞的基点。同时，密立根始终奉行宁缺毋滥的原则，除非拟新设课程能够达到与物理系和化学系同等水平，学科带头人必须是全美国顶尖级的，否则不允许设立。

密立根油滴实验，美国物理学家密立根所做的测定电子电荷的实验。

1907-1913年密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷。用喷雾器将油滴喷入电容器两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。在不加电场的情况下，小油滴受重力作用而降落，当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时，它便作匀速下降，它们之间的关系是：mg=F1+B（1），式中：mg──油滴受的重力，F1──空气的粘滞阻力，B──空气的浮力。

令δ、ρ分别表示油滴和空气的密度；a为油滴的半径；η为空气的粘滞系数；vg为油滴匀速下降速度。因此油滴受的重力为mg=4/3πa^3δg(注：a^3为a的3次方，一下均是)，空气的浮力mg=4/3πa^3ρg，空气的粘滞阻力f1=6πηaVg（流体力学的乔治·斯托克斯定，Vg表示v下角标g）。于是（1）式变为：4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg，可得出油滴的半径a=3(ηVg/2g(δ-ρ))^1/2（2），当平行电极板间加上电场时，设油滴所带电量为q，它所受到的静电力为qE，E为平行极板间的电场强度，E=U/d，U为两极板间的电压，d为两板间的距离。适当选择电势差U的大小和方向，使油滴受到电场的作用向上运动，以vE表示上升的速度。当油滴匀速上升时，可得到如下关系式：F2+mg=qE+B（3），式中F2为油滴上升速度为Ve时空气的粘滞阻力：F2=6πη鸟纲，由（1）、（3）式得到油滴所带电量q为q=(F1+F2)/E=6πηad/(Vg+Ve)（4）。（4）式表明，按（2）式求出油滴的半径a后，由测定的油滴不加电场时下降速度vg和加上电场时油滴匀速上升的速度vE，就可以求出所带的电量q。注意上述公式的推导过程中都是对同一个油滴而言的，因而对同一个油滴，要在实验中测出一组vg、vE的相应数据。用上述方法对许多不同的油滴进行测量。结果表明，油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍，这个最小电荷就是电子所带的电量e。将仪器接入220伏交流电源。高压电源调节置于0位置，旋开油滴室盖子，把水准器放置在上极板面上，利用调平螺钉将油滴室内的平行板电容器板面调节水平。调节显微镜目镜，使分划板刻线明显清晰。再把大头针插入上板小孔中，调节光源角度，直到从显微镜中观察大头针周围光场最明亮、范围最大和光强均匀为止，然后拨出大头针拧上盖子准备喷油。由于本步骤要调节电容器极板，谨防极板带电，应由教师调节。用喷雾器将油滴喷入油滴室内，从显微镜中观察油滴运动情况。实验时先找一个合适的油滴（较小的油滴，运动较缓慢，所带电量小于5个基本电量），使它自由落下，然后再加上电场使它向上运动（上升太快或太慢就适当调节电压）。

这样在重力和电场力交替作用下，让油滴反复上升、下落若干次，在整个视场内都可以看得很清楚，否则需要重新选择。用停表作记录：记录油滴n次下落一定的距离L（显微镜分划板刻线的距离），所经历的总时间tg总，记录油滴n次上升同一距离L，所经历的总时间tE总（两次记录必须是对同一油滴），用油滴所通过的总距离nL分别除以总时间tg总及tE总就得出vg和vE利用公式（4）算出油滴所带的电量q。按照上述方法选取6－10个不同的油滴进行测量，计算它们各自所带的电量。数据处理：本实验只要求学生进行简单的数字处理和分析。按书后的表格记录数据和计算，该表是用国产油滴仪进行实验所得到的一组数据。

1897年约瑟夫·汤姆逊发现了电子的存在后，人们进行了多次尝试，以精确确定它的性质。汤姆生又测量了这种基本粒子的比荷（荷质比），证实了这个比值是唯一的。许多科学家为测量电子的电荷量进行了大量的实验探索工作。电子电荷的精确数值最早是美国科学家密立根于1917年用实验测得的。密立根在前人工作的基础上，进行基本电荷量e的测量，他作了上百次测量，一个油滴要盯住几个小时，可见其艰苦的程度。密立根通过油滴实验，精确地测定基本电荷量e的过程，

是一个不断发现问题并解决问题的过程。为了实现精确测量，他创造了实验所必须的环境条件，例如油滴室的气压和温度的测量和控制。开始他是用水滴作为电量的载体的，由于水滴的蒸发，不能得到满意的结果，后来改用了挥发性小的油滴。

最初，由实验数据通过公式计算出的e值随油滴的减小而增大，面对这一情况，密立根经过分析后认为导致这个谬误的原因在于，实验中选用的油滴很小，对它来说，空气已不能看作连续媒质，斯托克斯定律已不适用，因此他通过分析和实验对斯托克斯定律作了修正，得到了合理的结果。

密立根的实验装置随着技术的进步而得到了不断的改进，但其实验原理至今仍在当代物理科学研究的前沿发挥着作用，例如，科学家用类似的方法确定出基本粒子──夸克的电量。油滴实验中将微观量测量转化为宏观量测量的巧妙设想和精确构思，以及用比较简单的仪器，测得比较精确而稳定的结果等都是富有启发性的。

罗伯特·安德鲁·密立根的祖父母是1750年左右来到美国的新英格兰血统人。他是家中的次子，童年时生活在农村，高中毕业后做了一段时间的法庭记者。

1902年，罗伯特·安德鲁·密立根与格蕾塔·埃尔温·布兰查德（Greta Erwin Blanchard）结婚，他们育有三个儿子。

罗伯特·安德鲁·密立根热爱网球和高尔夫球。

罗伯特·安德鲁·密立根是一位颇有成就的学者，一位成功的科研组织者（Millikan was an accomplished scholar, a successful organizer of research.）。（诺贝尔基金会评）

罗伯特·安德鲁·密立根博士对20世纪的物理学革命做出了许多重大贡献（Dr. Millikan made many significant contributions to the twentieth-century revolution in Physics.）。（国立美国邮政博物馆评）