Millikans Apparat zur Bestimmung der Elementarladung

Robert A. Millikan führte gemeinsam mit seinem Assistenten Harvey Fletcher von 1909 bis 1911 Experimente zur Bestimmung der Elementarladung e, der Avogadro-Konstante, der Faraday-Konstante F und zur Brownschen Molekularbewegung durch. Sie verwendeten einen von ihnen entwickelten Öltröpfchenapparat und veröffentlichten ihre Ergebnisse in mehreren Aufsätzen.

Im Millikanschen Versuchsaufbau befinden sich als zentrale Bauteile zwei horizontale geladene Kondensatorplatten. Durch ein kleines Loch in der oberen Platte fallen fein zerstäubte Öltröpfchen. Dabei wirken das Schwerefeld der Erde und das elektrische Feld auf sie. Die Tropfen haben bereits ihre Endgeschwindigkeit im Medium Luft erreicht, wenn sie in den Kondensator eintreten. Da jeder Tropfen eine zufällige Menge an Ladungen tragen kann, wirkt das elektrische Feld zwischen den Kondensatorplatten unterschiedlich stark auf jeden Tropfen.

Daher werden einige emporgehoben, andere fallen auf die untere Platte und ein paar wenige schweben nahezu im Gleichgewicht zwischen den Platten. Die Tröpfchen werden von einer Seite mit einer hellen Lampe beleuchtet und von der anderen Seite mit einer vergrößernden Optik beobachtet. Die Optik hat eine Skaleneinteilung, so dass mit einer Stoppuhr die Steig- und Fallgeschwindigkeit eines einzelnen Tropfens gemessen werden kann.