论基本电荷与阿伏伽德罗常数
他把带电油滴悬在半空，证明电荷只能是一个微小单元 e 的整数倍。
怎么去称量「一份电」——一份小到永远看不见的电？密立根把它捉在了一粒悬浮于空气中的油滴上。
核心想法
电荷不是你想要多少就有多少的。它以一颗颗一模一样的「颗粒」出现——而每一颗，都是一个电子的电荷。密立根测出了一颗颗粒的大小。
他的妙招，是让一滴小小的油滴悬停在两块金属极板之间。重力把油滴往下拉；在极板之间通上电压，又把带电的油滴往上推。把电压调到恰到好处，油滴便纹丝不动地悬着——而从「你需要多用力才能托住它」，就能算出它究竟带了多少电荷。一滴接一滴地做下去，得到的电荷总是同一个小数字的 1 倍、2 倍、3 倍……那个数字，就是 e，一个电子的电荷。
它是如何诞生的
这项工作于 1909 至 1913 年间，在芝加哥大学完成。先前的实验者曾试着观察一团团带电的水滴，可水还没等人测完就蒸发了。密立根——与他的研究生哈维·弗莱彻紧密合作，而弗莱彻在这一突破中的功劳，长期未获充分承认——改用普通香水喷雾器里的油，油不会干掉。
接下来便是耐心：透过望远镜，连续几个钟头盯住一粒发亮的微尘，轻轻拨动电压，把油滴每一次俘获过路离子时的细小跳变都记下来。电荷总是以相等的台阶变化。密立根 1913 年公布了他的 e 值，并于 1923 年获诺贝尔奖。几十年后，研究他笔记的史学家，也会就「他挑了哪些油滴发表」提出一个尖锐的问题。
它为何重要
这是「电由可数的单元构成」的直接证明，也是「一个单元到底有多大」的第一次真正精确的测量。与汤姆孙早先发现的电子相结合，它定下了电子的质量。而通过数电荷，密立根也能数原子——他的 e 值给出了阿伏伽德罗常数，也就是日常一块物质中那惊人数目的原子数。
一个可以想象的画面
想象你只能称量一袋袋密封的、一模一样的硬币，永远不能单独称一枚。一袋重 3 克，一袋 5 克，一袋 8 克，一袋 11 克。你从不会见到一袋重 3.5 或 4.2 克。唯一说得通的解释是：每一枚硬币恰好重 1 克，而每袋只是装了 3、5、8、11 枚。密立根的油滴就是那一袋袋硬币；那些以相等台阶变化的电荷告诉他：每一枚「硬币」——每一个电子——都带着同一个 e。
它的位置
1897 年，J. J. 汤姆孙（thomson-1897）发现了电子，并测出它的荷质比，却没能单独测出电荷本身。密立根补上了这个缺失的数字。两者合在一起，便把一个电荷与质量都已知的粒子，交到了下一代人手里——卢瑟福（rutherford-1911）与玻尔（bohr-1913）正是用它来搭建原子。他的油滴所揭示的「电荷的颗粒性」，如今已织入整个物理学，而他的 e，正是现代单位制赖以建立的常数之一。