ĐIỆN THẾ
Rất thú vị là tác dụng che chắn điện trường của lớp kim loại lần đầu tiên từng được tiên đoán lý thuyết năm 1813 bởi nhà toán học, vật lý học Pháp Simeon Denis Poisson (178l - 1840) và vào năm 1828 bởi nhà toán học và vật lý học Anh George Green (1743 - 1841). Các ông đã nhận thấy rằng trường tĩnh điện là một trường thế, tức là công nó thực hiện khi chuyển dịch điện tích thử q từ điểm này () đến điểm khác () không phụ thuộc vào con đường dịch chuyển, mà được xác định chỉ bởi các vị trí đầu và vị trí cuối của điện tích. Thực vậy, nếu cho rằng trường được tạo ra bởi điện tích điểm e đặt ở gốc tọa độ, khi đó với một dịch chuyển bé thì công nguyên tố của di chuyển điện tích q là:
với là điện thế.
Từ công thức đã nêu dễ dàng suy ra công thực hiện khi di chuyển điện tích q từ đến
Còn nếu điện tích thử đứng trong môi trường dẫn điện, thì E = 0 và cũng có nghĩa là A=0. Chính vì thế mà bên trong vật dẫn điện mọi điểm đều có điện thế như nhau.
Cũng y như vậy, bên trong chiếc lồng kim loại = const, và vì thế E = 0 đó chính là cái tạo thành chức năng che chắn điện trường của lồng kim loại (lồng Faraday) vậy.
ROBERT ANDREWS MILLIKAN
Lời mời làm giáo viên vật lý khoa dự bị của Trường đại học (College) Aberdeen bang Ohio khiến chàng trai Robert Andrews Millikan (1868 - 1953), cử nhân mới ra lò, vừa mừng vừa lo: có công việc tăng thu nhập thì ai chả mừng. Song một mặt khác kiến thức vật lý của anh còn quá nghèo nàn. Cuối cùng anh nhận lời đề nghị và từ năm 1891 đến 1893 Millikan hết lòng giảng dạy vật lý đại cương, vừa tự bổ sung kiến thức qua các sách giáo khoa, và được Trường đại học Aberdeen trao bằng thạc sĩ. Nhờ viết ra các giáo án tốt, anh còn được: Trường đại học Hoàng gia (từ 1896 thành đại học tổng hợp Columbia ở New York) cấp học bổng, và do đó anh có thể tiếp tục học tập.
Ở đại học tổng hợp Columbia Millikan được làm việc với nhà vật lý, nhà sáng chế Mỹ Michael I.Pupin, được dự lớp mùa hè ở đại học tổng hợp Chicago với nhà thực nghiệm vật lý lừng danh A. Michaelson và nhờ đó Millikan quyết tâm trở thành nhà vật lý. Sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ (Ph.D.) về vật lý, Millikan đến châu Âu, tự làm quen với Henri Becquerel, Walther Nernst, Max Planck và Henri Poincaré. Trở về Mỹ Miltikan thành trợ lý của Michaelson và từ 1896 đến 1921 làm việc ở đại học tổng hợp Chicago, biên soạn cho các trường trung học và đại học những sách giáo khoa, được sử dụng suốt một phần tư thế kỷ (trước kia ở Hoa Kỳ sử dụng sách dịch của Đức và Pháp).
Millikan mau chóng bị thu hút vào một bài toán thú vị nhưng rất khó khăn là xác định điện tích electron, được đề xướng bởi nhà vật lý Anh Joseph John Thomson (1856 - 1940), người mới chỉ tìm ra tỷ số điện tích hạt đó với khối lượng của nó. Chế lấy một pin mạnh để tạo điện trường mạnh, Millikan sáng lập phương pháp ''giọt tích điện''. Ông đã ''treo'' được vài giọt nước và giữ nó suốt 45 giây trước khi chúng bay hơi hết trong không gian giữa các bản tụ điện. Năm 1909 Millikan thiết lập được rằng điện tích của giọt luôn là bội số của cùng một đại lượng e - điện tích của electron.
Thay nước bằng dầu không bay hơi, Milikan duy trì được thí nghiệm suốt 4,5 giờ. Ông tỉ mỉ loại bỏ được mọi nguồn sai số và năm 1910 công bố điện tích electron bằng 4.891.10-10. Giá trị này CGSe, còn năm 1913 cho giá trị chuẩn xác hơn: 4,774.10-10 được sử dụng suốt 70 năm cho đến khi có phương pháp mới nhất đo được e = 4,80298.10-10 CGSe hay e = 1,60218925.10-19C.
Các năm 1912 - 1914 Millikan tiến hành kiểm chứng thực nghiệm phương trình Einstein (theo đó động năng electron bứt khỏi mặt kim loại là tỉ lệ với tần số ánh sáng rọi tới bề mặt đó) chứng thực được quan điểm Einstein và đo cả hệ số tỉ lệ ấy đó là hằng số Planck. Ông được giải thưởng Nobel về các công trình ấy vào năm 1923.
Thời gian 1921 - 1945 số phận gắn bó Millikan với Viện công nghệ Caltex – California mà nhờ sự tham gia của ông - đã thành một trung tâm quốc tế về các tư tưởng khoa học kỹ thuật tiên tiến. Một trong các dự án đầu tiên của Millikan ở Caltex là nghiên cứu các tia vũ trụ.
Trong báo cáo tại lễ nhận giải Nobel Millikan phát biểu quan niệm của ông về tiến bộ của vật lý hiện đại: ''Khoa học đi lên phía trước bằng hai chân - lý thuyết và thực nghiệm. Đôi khi chân này bước lên trước, đôi khi chân kia đi trước, nhưng sự tiến bộ chắc chắn chỉ đạt được khi cả hai chân đều bước!''