Способ американского учёного Роберта Эндрю Милликена заключался в следующем: в пространство между пластинами конденсатора (1,2 на рис.) с помощью особого пульверизатора вбрызгивали мельчайшие капельки масла. Пластины были расположены горизонтально (это важно!). Регулируя положение заслонки (3) можно было на короткое время подвергать воздух между пластинами конденсатора воздействию рентгеновского излучения.
Под действием рентгеновских лучей воздух между пластинами ионизировался. При этом возникала большая вероятность того, что одна из масляных капелек могла соединиться с каким - либо ионом и получить заряд, из нейтральной стать заряженной.
Теперь самое интересное. Ели пластины конденсатора не заряжены, то такая капелька просто начнёт медленно-медленно падать вниз под действием силы тяжести. Медленно- медленно, так как капельки маленькие и воздействие сопротивления воздуха на них очень велико.
Освещая пространство между пластинами вольтовой дугой, лучи которой проходили через двояковыпуклую линзу, Милликен мог следить за движением капельки. Как только пластины конденсатора заряжали (верхнюю - положительно, нижнюю - отрицательно), то движение тех капелек, которые сумели приобрести заряды от ионзированных частиц воздуха, резко менялось. Отрицательно заряженные капельки (а они были наиболее интересными для учёного) начинали притягиваться к положительной (верхней) пластине и отталкиваться от нижней - отрицательной. Падение отрицательно заряженных капелек замедлялось, а зачастую сменялось поднятием.
На основе законов гидромеханики, в частности уравнений Стокса можно было вычислить вес капли масла, измерив скорость, с которой капля падала в воздухе при отсутствии электрического поля конденсатора. Зная скорости движения капель масла в незаряженном и заряженном конденсаторе, Милликен смог вычислить заряды капель. Они всегда получались разными, но.. всегда кратными одному и тому же числу.
Из этого Милликен заключил, что это число и есть наименьшее в природе количество электричества, то есть "атом" электричества. То есть это заряд электрона.Потому что в опытах Томсона заряды всегда получались кратными целому числу электронов. Кроме того неожиданным оказалось полное подтверждение опытов Милликена результатами Перрена по изучению броуновского движения. вычисления, проведенные американцем, полностью совпали с вычисленными значениями французского учёного. Они позволили вычислить массу самой мелкой единицы в составе материальных тел.
Не менее важным является и то, что опыты являются убедительным доказательством реальности электронов и как следствие атомов.