羅伯特·安德魯·密立根（Robert Andrews Millikan，1868年3月22日—1953年12月19日），美國實驗物理學家，因測量基本電荷和在光電效應方面的工作而獲得1923年諾貝爾物理學獎。1891年，羅伯特·安德魯·密立根獲得奧柏林學院學士學位；1893年，羅伯特·安德魯·密立根獲得奧柏林學院碩士學位。1895年，羅伯特·安德魯·密立根獲得哥倫比亞大學博士學位。1896年，羅伯特·安德魯·密立根任芝加哥大學助理教授；1897年—1910年，羅伯特·安德魯·密立根任芝加哥大學副教授。1953年12月19日，羅伯特·安德魯·密立根在加利福尼亞州帕薩迪納逝世，享年85歲。
人物經歷
1868年3月22日羅伯特·安德魯·密立根生于伊利諾伊州的莫里森，是其父母的第二個兒子。1886年密立根進入俄亥俄州的奧柏森大學（Oberlin College）后，從二年級起被聘在初等物理班擔任教員，他很喜愛這個工作，這使他更深入地鉆研物理學。1891年大學畢業后，仍繼續在初級物理班講課兩年，由此寫成了廣泛流傳的教材。在大學期間，密立根最喜歡的學科就是希臘語和數學。1893年取得碩士學位，同年得到哥倫比亞大學物理系攻讀博士學位的獎金。1895年密立根博士畢業，成為哥大物理系建系來畢業的第一位物理學博士。隨后他留學德國的柏林和哥廷根大學。1896年回國任教于芝加哥大學。由于教學成績優異，第二年就升任副教授。1910年，由于他出色的教學和科研工作，正式提升為正教授。1921年，密立根離開芝加哥大學，轉職到了加州理工學院擔任物理系Normal Bridge Laboratory的主任。在那里，他主要研究由另外一名物理學家維克多-海斯（Victor Hess）發現的從外太空來的射線，密立根證明，這些射線確實來自于外太空，并且命名為“宇宙射線”（Cosmic Rays）。1921年到1945年密立根退休之前，擔任加州理工執行理事會的主席，并在此期間，讓加州理工成為全美最優秀的研究型大學之一。1953年12月19日，由于心臟病發作，密立根死于他在加州的家中，時年85歲。
研究成果
科研成就
（1）精確測定基本電荷值
羅伯特·安德魯·密立根
羅伯特·安德魯·密立根最著名的實驗成就是在電場和重力場中運動的帶電油滴精確地測定了基本電荷。密立根的基本電荷實驗是從云霧方法開始的。他先和研究生貝濟曼（L. Begeman）一起重復了卡文迪什實驗室的工作。密立根和貝濟曼最初只是重復平板電極實驗，結果沒什么進步。后來改用鐳作為電離劑，代替Ｘ射線，結果比平板電極法略好，得e=4.03×10-10esu（esu是cm·g·s靜電單位制的縮寫，1esu（電量）=1/3×10-9C）。1908年，密立根在美國物理學會年會上宣讀電子電荷結果后得到歐內斯特·盧瑟福的肯定，后來密立根受到帶電云霧法的啟發，發明了水珠平衡法。1909年，密立根用水珠平衡法測量電子電荷，得e=4.65×10-10esu。1909年12月至1910年5月，密立根與他另一 名學生弗雷切爾（H. Fletcher）用油（或甘油和汞）做了近200顆的油滴的平衡實驗。他們宣稱，在所有情況下液滴從空氣中捕獲的電荷都是最小電荷的整數倍。綜合所有數據，并對斯托克斯定律進行修正，得到電子電荷的平均值e=4.891×10-10esu。1910年以后，密立根在平衡油滴法的基礎上，進一步改進了實驗方法，并進一步研究斯托克斯定律的有效性，作了修正，1913年宣布油滴測定電子電荷實驗完成，得到電子電荷的數值為e=（4.774±0.009）×10-10esu。
（2）對光電效應的實驗研究
羅伯特·安德魯·密立根
對光電效應的研究是密立根第二項為人們所稱道的工作。1905年，阿爾伯特·愛因斯坦根據光量子理論提出光電效應方程，可以很好地解釋光電效應。為了檢驗愛因斯坦的光電效應方程，1910年密立根選擇了6種不同波長的單色光，分別測量不同電壓下的光電流，從光電流與電壓的關系曲線求出在某一波長的光照射下被測陰極的遏止電壓。6組光電流曲線所得遏止電壓隨光頻率變化的曲線，密立根得到的正好是一根漂亮的直線。他根據這根直線的斜率求出了普朗克常數h的值，與馬克斯·普朗克1900年從黑體輻射求得的h值符合得極好。1916年，密立根發表的實驗結果完全肯定了阿爾伯特·愛因斯坦的光電效應方程，光量子理論也開始得到人們的承認。
（3）對Ｘ射線的研究
密立根還從事電子在強電場作用下逸出金屬表面的實驗研究，以及一些金屬的Ｘ射線研究。他發現了近1000條譜線，波長直到13.66納米，從而有助于把Ｘ射線和光學光譜連接起來。他對Ｘ射線譜的分析工作，使在理論上和阿諾德·索末菲關于可見光雙重線理論上產生極大的分歧，導致烏倫貝克和古茲密特兩人在1925年提出電子自旋理論。
（4）對宇宙射線的研究
密立根在宇宙射線方面也做過研究，積累了一些不同高度不同地區的實驗數據，發現了宇宙射線的緯度效應的大小與經度有關，糾正了早期有人論為宇宙線是由光子組成的觀點。密立根和他的學生卡爾·大衛·安德森用強磁場中的云室對宇宙線的實驗研究，導致他的學生安德森在1932年發現了正電子。
人才培養
羅伯特·安德魯·密立根
羅伯特·安德魯·密立根曾指導的學生有趙忠堯、顏任光、李耀邦、卡爾·大衛·安德森、徐璋本。
羅伯特·安德魯·密立根參與編寫的教材有：《大學普通物理學實驗教程》《力學、分子物理學和熱學教程》《電學、聲學與光學》等大學教材，還有《物理初級教程》和《中學物理實驗教程》等中學教材。
在加州理工學院任職期間，密立根確立了加大投入，優先發展基礎學科——物理學，以此作為學校騰飛的基點。同時，密立根始終奉行寧缺毋濫的原則，除非擬新設課程能夠達到與物理系和化學系同等水平，學科帶頭人必須是全美國頂尖級的，否則不允許設立。
社會職務
獲得榮譽
油滴實驗
實驗步驟
密立根油滴實驗，美國物理學家密立根所做的測定電子電荷的實驗。
1907-1913年密立根用在電場和重力場中運動的帶電油滴進行實驗，發現所有油滴所帶的電量均是某一最小電荷的整數倍，該最小電荷值就是電子電荷。用噴霧器將油滴噴入電容器兩塊水平的平行電極板之間時，油滴經噴射后，一般都是帶電的。在不加電場的情況下，小油滴受重力作用而降落，當重力與空氣的浮力和粘滯阻力平衡時，它便作勻速下降，它們之間的關系是：mg=F1+B（1），式中：mg──油滴受的重力，F1──空氣的粘滯阻力，B──空氣的浮力。
令δ、ρ分別表示油滴和空氣的密度；a為油滴的半徑；η為空氣的粘滯系數；vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為mg=4/3πa^3δg(注：a^3為a的3次方，一下均是)，空氣的浮力mg=4/3πa^3ρg，空氣的粘滯阻力f1=6πηaVg（流體力學的喬治·斯托克斯定，Vg表示v下角標g）。于是（1）式變為：4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg，可得出油滴的半徑a=3(ηVg/2g(δ-ρ))^1/2（2），當平行電極板間加上電場時，設油滴所帶電量為q，它所受到的靜電力為qE，E為平行極板間的電場強度，E=U/d，U為兩極板間的電壓，d為兩板間的距離。適當選擇電勢差U的大小和方向，使油滴受到電場的作用向上運動，以vE表示上升的速度。當油滴勻速上升時，可得到如下關系式：F2+mg=qE+B（3），式中F2為油滴上升速度為Ve時空氣的粘滯阻力：F2=6πη鳥綱，由（1）、（3）式得到油滴所帶電量q為q=(F1+F2)/E=6πηad/(Vg+Ve)（4）。（4）式表明，按（2）式求出油滴的半徑a后，由測定的油滴不加電場時下降速度vg和加上電場時油滴勻速上升的速度vE，就可以求出所帶的電量q。注意上述公式的推導過程中都是對同一個油滴而言的，因而對同一個油滴，要在實驗中測出一組vg、vE的相應數據。用上述方法對許多不同的油滴進行測量。結果表明，油滴所帶的電量總是某一個最小固定值的整數倍，這個最小電荷就是電子所帶的電量e。將儀器接入220伏交流電源。高壓電源調節置于0位置，旋開油滴室蓋子，把水準器放置在上極板面上，利用調平螺釘將油滴室內的平行板電容器板面調節水平。調節顯微鏡目鏡，使分劃板刻線明顯清晰。再把大頭針插入上板小孔中，調節光源角度，直到從顯微鏡中觀察大頭針周圍光場最明亮、范圍最大和光強均勻為止，然后撥出大頭針擰上蓋子準備噴油。由于本步驟要調節電容器極板，謹防極板帶電，應由教師調節。用噴霧器將油滴噴入油滴室內，從顯微鏡中觀察油滴運動情況。實驗時先找一個合適的油滴（較小的油滴，運動較緩慢，所帶電量小于5個基本電量），使它自由落下，然后再加上電場使它向上運動（上升太快或太慢就適當調節電壓）。
這樣在重力和電場力交替作用下，讓油滴反復上升、下落若干次，在整個視場內都可以看得很清楚，否則需要重新選擇。用停表作記錄：記錄油滴n次下落一定的距離L（顯微鏡分劃板刻線的距離），所經歷的總時間tg總，記錄油滴n次上升同一距離L，所經歷的總時間tE總（兩次記錄必須是對同一油滴），用油滴所通過的總距離nL分別除以總時間tg總及tE總就得出vg和vE利用公式（4）算出油滴所帶的電量q。按照上述方法選取6－10個不同的油滴進行測量，計算它們各自所帶的電量。數據處理：本實驗只要求學生進行簡單的數字處理和分析。按書后的表格記錄數據和計算，該表是用國產油滴儀進行實驗所得到的一組數據。
實驗背景
1897年約瑟夫·湯姆遜發現了電子的存在后，人們進行了多次嘗試，以精確確定它的性質。湯姆生又測量了這種基本粒子的比荷（荷質比），證實了這個比值是唯一的。許多科學家為測量電子的電荷量進行了大量的實驗探索工作。電子電荷的精確數值最早是美國科學家密立根于1917年用實驗測得的。密立根在前人工作的基礎上，進行基本電荷量e的測量，他作了上百次測量，一個油滴要盯住幾個小時，可見其艱苦的程度。密立根通過油滴實驗，精確地測定基本電荷量e的過程，
實驗意義
是一個不斷發現問題并解決問題的過程。為了實現精確測量，他創造了實驗所必須的環境條件，例如油滴室的氣壓和溫度的測量和控制。開始他是用水滴作為電量的載體的，由于水滴的蒸發，不能得到滿意的結果，后來改用了揮發性小的油滴。
最初，由實驗數據通過公式計算出的e值隨油滴的減小而增大，面對這一情況，密立根經過分析后認為導致這個謬誤的原因在于，實驗中選用的油滴很小，對它來說，空氣已不能看作連續媒質，斯托克斯定律已不適用，因此他通過分析和實驗對斯托克斯定律作了修正，得到了合理的結果。
密立根的實驗裝置隨著技術的進步而得到了不斷的改進，但其實驗原理至今仍在當代物理科學研究的前沿發揮著作用，例如，科學家用類似的方法確定出基本粒子──夸克的電量。油滴實驗中將微觀量測量轉化為宏觀量測量的巧妙設想和精確構思，以及用比較簡單的儀器，測得比較精確而穩定的結果等都是富有啟發性的。
個人生活
羅伯特·安德魯·密立根的祖父母是1750年左右來到美國的新英格蘭血統人。他是家中的次子，童年時生活在農村，高中畢業后做了一段時間的法庭記者。
1902年，羅伯特·安德魯·密立根與格蕾塔·埃爾溫·布蘭查德（Greta Erwin Blanchard）結婚，他們育有三個兒子。
羅伯特·安德魯·密立根熱愛網球和高爾夫球。
人物評價
羅伯特·安德魯·密立根是一位頗有成就的學者，一位成功的科研組織者（Millikan was an accomplished scholar, a successful organizer of research.）。（諾貝爾基金會評）
羅伯特·安德魯·密立根博士對20世紀的物理學革命做出了許多重大貢獻（Dr. Millikan made many significant contributions to the twentieth-century revolution in Physics.）。（國立美國郵政博物館評）
外部鏈接
參考資料 >
Robert Andrews Millikan 1868—1953.nasonline.org.2024-04-05
Robert A. Millikan Biographical.www.nobelprize.org.2024-04-06