愛因斯坦於1905年6月9日發表論文，提出光量子的概念，成功解釋困擾科學家很久的光電效應。不過當時普遍認為光是一種波，尤其許多實驗都證實光就是馬克士威所說的電磁波，愛因斯坦的量子說自然受到高度質疑；美國物理學家密立根便是反對者之一。（可參見上一篇）
密立根完成測量基本電荷的油滴實驗後，未待論文發表，立即於1912年著手光電效應實驗。他設計了一個極為精巧的裝置，足以排除各種可能的干擾，以確保實驗數據的準確性，希望藉此徹底否定光量子假說，擊退愛因斯坦對經典物理學的挑戰。
這個裝置的核心是一個高度真空的玻璃管，以免電子受到空氣中的分子干擾。玻璃管內設有用電磁控制的鋒利刀片（下圖K），可刮削鈉、鉀和鋰等金屬樣本（下圖中間W）的表面，排除氧化或其它雜質的影響。為了精確控制入射光的頻率，密立根使用弧光燈作為光源，並透過一系列稜鏡和濾光片，分離出特定頻率的單色光。
單色光照射金屬所產生的光電子會奔向陽極（下圖S），形成光電流。如果愛因斯坦是對的，光電子的最大動能和入射光的頻率應該會呈線性關係，否則就代表光量子假說是錯的。
密立根花了三年時間才完成實驗，結果與他預期的相反，所有實驗數據都完美地落在一條直線上。而且從斜率算出普朗克常數的值，與普朗克當初從黑體輻射理論推導出的值高度吻合，誤差不到0.5 %。這代表愛因斯坦的光電效應公式E=hν正確無誤！
密立根萬萬沒想到，自己精心設計完善的實驗，又耗費心力測量的結果，竟為光量子假說提供了無可辯駁的證明。他於1916年1月和3月先後發表兩篇論文，題目分別是〈愛因斯坦光電方程式和接觸電動勢〉與〈普朗克”h”的光電直接測定〉，使得物理學界大為震驚，原來量子並非只是解釋黑體輻射的「數學技巧」，而是光的本質。
不過密立根顯然仍難以接受。他在1月那篇論文寫道：
「在我看來，（光電方程式）目前尚無任何令人滿意的理論基礎。它的依據至今純粹是經驗性的，但它倘若正確，必將在輻射電磁能與熱能之關係的未來發展中，扮演與馬克士威方程組過去以來同樣重要的角色。」
另外他在3月的論文中也寫下：
「（光量子）這個假設應該可以稱其魯莽，首先因為停留在空間局部的電磁擾動似乎違背了電磁擾動的概念本身，其次是因為它公然違背了已充分證實的干涉事實。
……
現在就絕對自信地斷言愛因斯坦方程式的普遍性和精確性，或許還言之過早。不過必須承認，比起迄今為止的發現，這個實驗更能賦予此一斷言的合理性。如果該方程式具有普遍有效性，那麼它無疑應該被視為物理學中最基本、影響最深遠的方程式之一。然而，愛因斯坦從其方程式推導出的半粒子理論，目前看來是完全站不住腳的。」
由此可見，密立根固然自豪於自己的實驗，卻難以嚥下實驗的結果。他更沒料到，還因此幫了愛因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學獎；不過他自己也隨即於1923年榮獲諾貝爾物理學獎，授獎理由便是表彰「他在基本電荷及在光電效應的研究」。
有沒有覺得這段驗證光電效應理論的歷史頗耐人尋味？另一方面，這也令人見識到密立根所展現實驗物理學的嚴謹，以及秉持開放的心態，讓事實說話——這正是科學不斷向前邁進的基礎。
參考資料：
