實驗原理
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，油滴經噴射後，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，它們之間的關係是：
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σ、ρ分別表示油滴和空氣的密度；a為油滴的半徑；η為空氣的粘滯係數；vg為油滴勻速下降速度。因此油滴受的重力為 mg=4/3πa^3δg(註：a^3為a的3次方，以下均是)，空氣的浮力 B=4/3πa^3ρg，空氣的粘滯阻力f1=6πηaVg （流體力學的斯托克斯定律，Vg表示v下角標g）。於是（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為兩極板間的電勢差，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，可得到如下關係式：
F2 mg=qE B（3）
上式中F2為油滴上升速度為Ve時空氣的粘滯阻力：
F2=6πηaVe
由（1）、（3）式得到油滴所帶電量q為
q=(F1 F2)/E=6πηad(Vg Ve)/u（4）
（4）式表明，按（2）式求出油滴的半徑a後，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。
實驗方法
目的和要求
學習密立根油滴實驗方法，通過對不同油滴所帶電量的測量，總結出油滴所帶的電量總是某一個最小固定值的整數倍，從而得出存在著基本電荷的結論。通過實驗認識電子的存在，認識電荷的不連續性。
儀器和器材
密立根油滴實驗儀。
實驗方法
1．將儀器接入220伏交流電源。
2．高壓電源調節置於0位置，鏇開油滴室蓋子，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、範圍最大和光強均勻為止，然後撥出大頭針擰上蓋子準備噴油。由於本步驟要調節電容器極板，謹防極板帶電，應由教師調節。
3．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，所帶電量小於5個基本電量），使它自由落下，然後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，讓油滴反覆上升、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。
4．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。
5．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。
密立根油滴實驗6．數據處理：本實驗只要求學生進行簡單的數字處理和分析。按書後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。
注意事項
1．實驗完畢即切斷電源。
2．本實驗重點是實驗方法、實驗設計思想的學習和訓練。特別要強調實驗中必須耐心和細心，對實驗結果一定要實事求是。
3．注意保護顯微鏡。所有鏡頭出廠前均已經過校驗，不得自行拆開。鏡頭上若有灰塵，可用吹氣球將灰塵吹去，鏡頭表面油污可用清潔的軟細布沾少量酒精擦拭。
4．實驗後用柔軟的布將油滴室窗玻璃、機身的油擦拭乾淨，連同附屬檔案裝箱放在乾燥、通風的地方。
5．由於本儀器要用高壓電源，購進儀器後，要檢查高壓電源部分是否符合安全用電要求。
6.實驗時一定要選擇質量適中，而帶電量不多的油滴。因為質量太大的油滴帶的電荷多，下降的是速度快，不容易測準確；太小的話受布朗運動的影響明顯，也不易測準確。
密立根油滴實驗參考資料
實驗中的油滴甚為微小，其線度約為微米數量級，可與空氣分子的平均自由程相比擬。這樣，空氣就不能看作是連續的媒質了，所以必須進行修正。經修正應換成
q=6πηad/U(Vg Ve)/(1 (6.17*10^(-4)/pa)^3/2)
式中油滴的半徑雖然也應該予以修正，但由於其修正值很小，在這裡我們不予考慮，因此將a代入，P為大氣壓強（以厘米汞柱為單位）。
密立根油滴實驗關於密立根的油滴實驗
1897年 湯姆生髮現了電子的存在後，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於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，他作了幾千次測量，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，是一個不斷發現問題並解決問題的過程。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，由於水滴的蒸發，不能得到滿意的結果，後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，密立根經過分析後認為導致這個謬誤的原因在於，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巨觀量測量的巧妙構想和精確構思，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。
