밀리컨의 기름방울실험
다른 표기 언어 Millikan oil-drop experiment요약 최초로 단일 전자의 전하를 정밀하게 측정한 실험.
1911년 미국의 물리학자인 로버트 A. 밀리컨에 의해 처음 실시되었다.
밀리컨은 기름증기로 만들어진 기름방울에 존재하는 미세한 전하를 직접 측정하는 방법을 고안했다. 전하가 전기장 내에 있을 때 전하는 전기장의 세기와 전하량의 곱으로 주어지는 힘을 받는다. 밀리컨은 분리된 기름방울들의 아주 작은 전하에 작용하는 전기장의 세기와 기름방울에 미치는 전기력을 측정할 수 있었고 그결과를 이용하여 전하의 크기를 결정할 수 있었다.
밀리컨이 했던 실험뿐만 아니라 다음과 같이 변형된 것도 기름방울실험이라 부른다. 예를 들면 상하 양면은 금속으로 되어 있고 옆면은 투명하게 되어 있는 밀폐된 상자의 윗면에 조그만 구멍을 뚫어 이곳으로 기름 몇 방울을 넣는다. 중력과 공기저항을 받으면서 천천히 떨어지는 기름방울을 현미경으로 관찰함으로써 기름방울의 무게, 즉 기름방울에 작용하는 중력의 크기를 알 수 있다.
기름방울이 어떠한 순전하값을 가진다면, 상자의 양 금속판(위쪽과 아래쪽)에 가해주는 전압(전위차)을 조절하여 기름방울이 멈추도록 할 수 있다. 즉 전하를 띤 기름방울에 작용하는 전기력의 세기를 조절하여, 아래 방향으로 작용하는 중력의 크기와 같게 할 수 있다. 이러한 방법을 반복해서 실행함으로써 각 기름방울들의 전하값을 구할 수 있는데 그값은 연속적인 값이 아니라 불연속적인 값들로 최소값의 정수 곱들로 나타낼 수 있다. 이때 최소값이 기본전하값이 된다. 밀리컨의 이러한 실험방법은 전하가 기본적인 자연단위로 존재한다는 확실한 증거를 제공해주었다. 전하의 기본단위를 측정하기 위한 이후의 다른 여러 가지 방법에서도 전하의 기본값은 오차한도 안에서 동일하게 구해진다.