Robert A. Millikan  


Fachliche Leistung

Die Idee, dass elektrische Ladung durch diskrete Teilchen hervorgerufen wird, wurde zuerst 1750 von B. Franklin beschrieben. 1881 erhielten diese Teilchen den Namen Elektronen. 1903 stellte H. A. Wilson ein Experiment vor, bei dem die Geschwindigkeiten von durch Röntgenstrahlen ionisierten Wassertröpfchen gemessen wurde, die von einem Zerstäuber zwischen zwei Metallplatten gesprüht wurden.

Millikans Arbeiten zur experimentellen Bestimmung der elektrischen Elementarladung begannen 1906. Die erste Berechnung erfolgte 1907 aus der Fallgeschwindigkeit eines ionisierten Nebels in der sog. Wilson-Kammer ohne und mit elektrischem Feld. 1909 begann Millikan an der Universität Chicago mit der Verbesserung des Versuchs von Wilson. Um den störenden Einfluss der Verdunstung zu umgehen, arbeitete Millikan mit ionisierten Öltröpfchen, deren Sink- und Steiggeschwindigkeit bei aus- bzw. eingeschaltetem elektrischem Feld er maß.

Zur Herstellung des elektrischen Feldes verwendete er eine Batterie mit einer Spannung von 10.000 V und legte diese Spannung an zwei horizontal angebrachten Metallplatten an. In der Mitte der oberen negativen Platte brachte er einen Zerstäuber an, der Öltröpfchen in den Zwischenraum der Platten sprühte. Durch ein Mikroskop stoppte er dann die Zeit, die ein Tröpfchen brauchte, um unter Einwirkung der Gravitationskraft (die gegen die Reibungskraft des Tröpfchens wirkte) eine markierte Entfernung zurückzulegen. Danach fiel das Tröpfchen in einen Strahl von Röntgenstrahlen, von denen es ionisiert wurde. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes stieg das Öltröpfchen dann wieder und die Durchgangszeit wurde ein zweites Mal gemessen.
Zwischen 1909 und 1913 ermittelte Millikan durch dieses Verfahren, bei dem die Sinkgeschwindigkeit von Öltröpfchen in einem elektrischen Feld gemessen wurde, erstmals genaue Werte für die Elementarladung. Es stellte sich heraus, dass ein Öltröpfchen verschiedene Ladungen tragen konnte, die jedoch alle ganzzahlige Vielfache der Ladung des Elektrons waren. Zwischen 1913 und 1917 verbesserte er dieses Verfahren und gelangte zu immer präziseren Bestimmungen der Ladung dieser Tröpfchen. 1923 erhielt er dafür den Nobelpreis für Physik.

Zwischen 1912 und 1915 konnte er durch Messungen die Gültigkeit der Einsteinschen Gleichung für den photoelektrischen Effekt bestätigen und ermittelte außerdem experimentell den Wert des Planckschen Wirkungsquantums. Millikan verfasste zudem technische Studien und mehrere Bücher über das Verhältnis zwischen Wissenschaft und Religion. Des weiteren forschte er über den lichtelektrischen Effekt und Röntgen- und Höhenstrahlen.