Lab 07 — Experiment

ミリカンの油滴実験

1909 年、ミリカンは帯電した油滴を平行板コンデンサの間に浮かべ、電気素量 e を測りました。ここに浮かぶ油滴は質量が分かっていて、マイナスに帯電しています — 電荷が e の何倍なのかは伏せたまま。電圧を上げると油滴は上向きの電気力を受けるので、重力とちょうど釣り合って静止する電圧を探してください。静止したら「記録する」。何滴も繰り返すと、測った電荷が e の整数倍にだけ集まっていくのが見えてきます。電荷が連続量ではなく粒であることの、歴史的な発見の追体験です。

記録した電荷 q = mgd/V が 1e, 2e, 3e… の線の上にだけ並ぶこと — それが「電荷の量子化」です。ミリカン自身の測定値は e = 1.59×10⁻¹⁹ C。当時使われていた空気の粘りけ（粘性係数）の値が少し不正確で、そのぶんだけ真の値からずれていました。この功績で 1923 年にノーベル物理学賞を受けています。ここでは油滴の質量を既知としていますが、本物の実験では電場を切り、落下の終端速度から質量も測ります。