1918年9月4日，在经过近一个月的航行后，“南京号”到了美国的旧金山。一个月后，叶企孙入芝加哥大学物理系学习。
为何要报物理学专业？
孔子曰，凡事预则立，不预则废。科学救国理念充塞于胸的叶企孙很早就用先贤的理性目光编织过自己未来的学业了。早在1915年1月，叶企孙就在日记中透露了自己的心迹：
徐志诚先生云，吾国青年之留学美国者，其不似鲁滨逊之造船者几希。当其在清华中等科时，毫不计及文实二科，于己何者为宜。一旦升入高等，则随声附和，任入一科，甚至当入于文者，反入于实，当入于实者反入于文，既至高等亦然，毫不计及他日留美，何种学问，于己最宜。光阴如矢，转瞬四年，高等又毕业矣，将送往美国矣，乃始于一月之中决定终身大事，欲其无误，得耶？况至美国后，投考学校，一科不取，即改他科，其宗旨之无定，更有甚于以上所云者耶？夫一人有一人最长之能力，唯此种能力不易发见，欲他人发见之尚易，予自己发见之更难。古人云，知己较知人更难，即此意也。故欲决定自己于何种学问专长，以为将来专究之目的，极不容易，古来大学问家有废十余年以决终身之行止者矣，而今于极短之时间中，遽定终身之大事，无论其遗误终身，则幸而获中，亦非坚定之宗旨，欲其专心于学问，得乎，呜呼！留学生之费，美国退还之赔款也，既退还矣，谓之我国之财，而亦不可。祖国以巨万金钱，供给留学生，当如何艰难困苦，谋祖国之福，而乃敷衍从事，不亦悲乎。
己之体气最合宜于何种科学？
己之志竟最倾向于何种科学？
己之能力最优长于何种科学？
日记中所谓鲁滨逊造船一事，在该篇日记正文旁，叶企孙写一小注：“上午读本课，读至鲁滨逊造船一节，鲁滨逊造船时，未预计造船后能否下水，最后虽造成，卒无下水之法。不免徒劳无功矣。孔子曰，凡事预则立，吾观于此事信然。”
叶企孙在“凡事预则立”几字下面标了着重号，将这一西洋故事进行了中国化的理解。我们从叶企孙的这篇日记中读出几个关键词，他把所学专业之事称之为自己的“终身大事”，又把这终身大事与“谋祖国之福”联系起来，其深谋远虑，非一般人可比。
无独有偶，几年后，同在哈佛大学的陈寅恪也有一段评论留学生的话，和叶企孙的观点不谋而合，可谓英雄所见略同：
中国之哲学、美术，远不如希腊，不特科学为逊泰西也。但中国古人，素擅长政治及实践伦理学，与罗马人最相似。其言道德，唯重实用，不究虚理，其长处短处均在此。长处，即修齐治平之旨。短处，即实事之利害得失，观察过明，而乏精深远大之思。故昔则士子群习八股，以得功名富贵；而学德之士，终属极少数。今则凡留学生，皆学工程、实业，其希慕富贵，不肯用力学问之意则一。而不知实业以科学为根本。不揣其本，而治其末，充其极，只成下等之工匠。境遇学理，略有变迁，则其技不复能用，所谓最实用者，乃适成为最不实用。至若天理人事之学，精深博奥者，亘万古，横九垓，而不变。凡时凡地，均可用之。而救国经世，尤必以精神之学问（谓形而上之学）为根基。乃吾国留学生不知研究，且鄙弃之，不自伤其愚陋，皆由偏重实用积习未改之故……夫国家如个人然，苟其性专重实事，则处世一切必周备，而研究人群中关系之学必发达。故中国孔孟之教，悉人事之学。而佛教则未能大行于中国。尤有说者，专趋实用者，则乏远虑，利己营私，而难以团结，谋长久之公益。即人事一方，亦有不足。今人误谓中国过重虚理，专谋以功利机械之事输入，而不图精神之救药，势必至人欲横流，道义沦丧，即求其输诚爱国，且不能得。西国前史，陈迹昭著，可为比鉴也。（《吴宓日记》1917-1924卷，1919年12月14日）
这是陈寅恪从12岁起即游学日、德、法、英多国后的识见，此时的陈寅恪，已经重新确立了自己的文化身份，因此他能以相当客观和清醒的学术态度分析中国文化的优弊。他永远是中国心，眼界却是“三只眼”。因此对世界景观看得那样清晰和真切。他这段话也有关键词，那就是“以科学为根本”——“救国经世，尤必以精神之学问为根基”，他和叶企孙过去虽天涯各别，识见却殊途同归。而吴宓也有相同的看法，他认为“留美同人，大都志趣卑近，但求功名与温饱；而其治学，亦漫无宗旨，杂取浮摭”。正是因为有着相同的根基和价值观，有着相近的对于那个时代的真知灼见，有着相似的沉甸甸的人生重量，所以他们才成为挚友，以后虽经半世磨难，却至死不渝。
所不同的是，陈、吴选择的是“精神之学问”，而叶企孙却是“以科学为根本”，在当时的中国，这正是促成中华腾飞的双翼。
正如陈寅恪所言，在留学生中，“其希慕富贵”者大有人在。翻看史料，始知留洋热非自今日始。中国留学史上，第一个留洋生乃是毕业于美国耶鲁大学的容闳。以后又有120名公费幼童生赴美留学。从1901年到1908年，去日本留学的就有37850人，按“庚子赔款”派送到美国留学者有869人。另有途径去德、英、法诸欧洲国家留学的也大有人在。因此，这很可能是中国历史上第一次留洋热。
然而，几万人的留学大军中，如陈寅恪所言，不计个人富贵，在学问上精进，在“科学为根本”上努力者，确实少而又少。
正因如此，叶企孙的好友任鸿隽先生才在《科学》创刊号上这样呼吁：“然使无精密深远之学，为国人所服习，将社会失其中坚，人心无所附丽，亦岂可久之道。继兹以往，代兴于神州学术之林，而为芸芸众生所托命者，其唯科学乎，其唯科学乎！”
叶企孙选择科学救国的道路，显然不是一时兴起，而是有着长长的思想准备的。我们从他的一则日记中可以看出他对科学于理想及实用的关系早就了然于心：
……洋货广销之结果，则各国皆争利于中国，中国者，中国人之地也，中国人之地，而与他人为争利之无演场，而己犹鼾睡，毫无自振之精神，亦可哀也。唯厥原因皆由实业之不振，实业之不振，则由于科学不发达。
又曰科学虽种类繁殊，要而言之，约分二类，一为理想的，一为实用的。理想科学及实用科学之分古矣，唯至今日，学者日广见闻，日辟新奇。昔之所谓理想者，今已成实事，学者乃知理想实用，本无定限，不过因时为变迁耳。二者实二而一，理想为实用之母，实用为理想之成，此理想科学所以与实用科学平行而相成也……
叶企孙之所以在诸科学中独选物理学，也是作好了调查研究的结果。
20世纪之初，现代物理学的太阳最先从欧洲升起。最早显现绚丽光芒的是德国著名理论物理学家普朗克（maxplanck，1858-1947），他在1900年12月14日召开的德国物理学会议上报告了他的革命性发现——基本作用量子h，因此，这一天被物理史上一致公认是自然科学新纪元的开始。h是自然界最重要的普适常数之一。为了纪念这一重大发现，它被神圣地命名为“普朗克常数”。紧接着，又一道夺目的光芒出现了。1905年，爱因斯坦第一个把量子扩大应用到一般辐射上，建立了新的光量子论，他成功地揭示了光的波粒二象性，就像上帝之手拂去了遮蔽太阳的云层一样，物理学界的春天随之诞生。第三道光是丹麦人尼尔斯·玻尔（1885-1962），他于1913年把量子论普遍化到任何原子的结构和原子的光波，牵引着人类的思索游走在物理和光学风马牛不相及的地方，在原子的内部唱响了物理和化学春意融融的颂歌。随后，法国的路易·德布罗意发现了实物粒子也具有波粒二象性，奥地利的欧文·薛定谔也据此创立了波动力学。还有创立了矩阵力学的德国人维尔纳·海森堡以及完善矩阵力学的犹太人马克思·玻恩等等，在20世纪上半叶间，以不同的发现和相同的辉煌托起了现代物理学的太阳。他们全部获得过诺贝尔物理学奖。
现在物理学的太阳光芒万丈，凡是被它光照的地方，物质世界不再是原本意义的世界，而被精确地告知，它们是由分子、原子、电子、中子、质子等微观粒子组成。
在20世纪之初，美国还不是物理学的重镇。但是，却有一道炫目的光芒闪耀在芝加哥大学物理系，这就是1907年诺贝尔物理学奖得主迈克尔逊（alberta braham michelson，1852-1931）。迈克尔逊时任该系主任。他以创造精密光学仪器和一系列极为精确的测量实验而著称于世。爱因斯坦以钦佩的口吻称他是“科学中的艺术家”，赞扬他“最大的乐趣似乎来自实验本身的优美和所使用的方法的精湛”。迈克尔逊将欧洲的物理学光环摘走了一部分，让它在美国曾经的冻土带上照耀，竟然为全美迎来了物理科学的阳春。自他之后，美国第二个、第三个获诺贝尔物理学奖的人都是在他的麾下完成了自己的发现。而迈克尔逊从1892年至1930年，一直是芝加哥大学物理系主任，并一度任美国科学促进会主席和担任美国科学院院长。可以毫不夸张地说，美国之所以在很短的时间内赶上甚至超过了欧洲，成为世界上最先进的科学大国，绝对和迈克尔逊这个名字有关。
当然也离不开物理系那些精密的仪器和实验室。正是在这有着迈克尔逊灵魂的实验室里，密立根（robert andreon，1892-1962）来到芝加哥大学物理系任教授。此前他在圣路易斯华盛顿大学作x射线研究，发现被散射的x射线中多出一种频率比入射x线频率低的成分。他把这一现象定名为“康普顿效应”，并用光量子学说加以解释。他后来荣获了1927年度诺贝尔物理学奖。
叶企孙显然注意到了芝加哥大学物理系和迈克尔逊本人对中国意味着什么。虽然当时物理学的研究中心在欧洲，但他没有选择，只能在美国就学。可是学子们都有选择专业的自由。于是叶企孙选择了芝加哥大学最值得夸耀的专业——物理学。
没有人确切知悉叶企孙此时最隐秘的心理，但是，从他一生的努力，从他之后曾一度掌握和支配着我国留学生出国专业深造大权时的表现，从他历尽磨难，在屈辱中走完一生的经历，我们就会得出结论，叶企孙的这一选择，绝不是偶然的。
这个选择的隐秘动机叫“科学救国”。
中国如大厦将倾，国势危殆，灾难重重，如不拯救，真真是“国将不国”了。当叶企孙把目标锁定在“科学救国”时，那是怎样的一种血泪情怀呀！
既然身怀“救国”使命，这就使叶企孙的选择非同寻常，甚至有些“怪异”。叶企孙是以三年级插班生的名义入校学习的。在选择宿舍室友时，叶企孙没有选择清华同学，也没有选择英美同学，却选择了一位法国同学。当问及原委时，叶企孙说，英语他已基本掌握，借此机会他可以向法国同学学习法语。把每个细节都与学习联系在一起，这就是叶企孙。
每年暑假，他总和几个昔日清华学友去到一所农业大学避暑，因这里免费提供住宿、供应酸奶及一些瓜果蔬菜，这实在是一笔不小的费用，可以节省下来用到学习上。叶企孙说：“祖国以巨万金钱供给吾等，当刻苦以读，不可挥而费之，唯求他日归国以报也。”与之相反的是另一种生活态度和学习态度，一些留学生“商女不知亡国恨”，摆阔摆到了美国，吴宓在日记中记述：
富者如洪某、朱某某（均清华熟人，并讳其名）则家本富有，父兄由中国汇来巨资，俾其一掷千金。洪购汽车一辆，在街衢中为人拐去，遂再购一辆（每辆值美金千五百元以上，两千或三千元以下，贵贱不等）。有富商某（中国商人）其女颇美艳，群蚁趋之。洪、朱则以财相炫，互争此女……
吴宓对留洋之怪现象给予了严厉的批评：
中国学生情形，殊堪短气。一言以蔽之，大率皆逐利求财，领有官费，而不事读书，而在银行、商店等处执事服役。所得薪资，厚薄不等。其得资多者，则众羡之尊之；其得资少者，则众贱之鄙之。而学问人品不问焉，虽有潜心为学、成绩优美，众亦莫知之……
而“叶企孙在此，严其高尚人格，精其鉴别之卓识，采其优而弃其劣。择彼所长，补己之短”，在留学生中有口皆碑，可谓楷模。
叶企孙除了继续担任科学会海外分社的会长职务，经常组织开展科学讲座等活动外，鉴于留学生不问国事只图个人富贵的倾向，他找几个好友商议之后，又搞了一个“谈话会”。他本不是一个喜欢抛头露面的人，但此事关系重大，虽然他个人学业日进，但科学救国之梦岂能一人完成？聚沙成塔，集腋成裘。如果能有一个让大家聚在一起的形式，经常用国家大事和世界形势示人，用新鲜事物和新的思维激发人，留学生就会联想到自己的责任和使命，就不会在美国这个花花世界的温柔乡里沉沦和迷失。叶企孙的想法得到了大家的赞同，他们决定每星期日上午开谈话会，主要内容为讨论学问和国际动态、国内时局。
叶企孙发起的谈话会在吴宓的日记里有着详细的记述：
1920年11月21日
星期日。雪。叶君企孙发起，开设谈话会，聚本校中国学生约十余人，每星期日上午开会，讨论学问见闻及中国时事等。其意非不善，唯宓现时杂事担负已属过多，虽星期日，亦患忙碌。再添此项，实属疲于奔命，且深知此类之会，其名虽美，然普通之中国学生，无学无识，粗疏偏谬，我等何从受益？唯此事既经叶君提起，宓迫于情面，只得允从。是日上午十一时，在宓室中，开第一次会，会议研究加利福尼亚州排斥日人之事，十二时半后散会。
叶企孙是比较理性的人，而吴宓则是冲动、感性的人，但这并不妨碍他们成为挚友。在陈、吴、叶3人中，陈寅恪比吴宓大4岁，吴宓比叶企孙大4岁。这样3人中叶企孙实际上处于一个小弟弟的位置上。不知何故，吴宓上对陈寅恪尊敬如师，下对叶企孙也迁就礼让，即使他不愿意参加叶企孙的谈话会，也不好明说，有时只得假言有事，跑到别处避之。想来还是叶企孙做事太过严谨的缘故，竟能使大学者吴宓如此悚然，真是趣事。
在11月21日之后的吴宓日记里，每及谈话会，吴均一笔带过。然而，这毕竟是叶企孙主持的谈话会，他的严谨、严格甚至有些严厉的行事作风使谈话会变得有些“政治化”，有些“官方”的意味，一个多月下来，吴宓实在忍受不了，便在日记中发泄不满：
……叶君来。叶君自喜其热心，凡事拘执操切，责人綦严，实则旨义非高，宓极苦之。
在吴宓的眼里，叶企孙是怪异的，他搞谈话会这样的劳什子，简直是瞎子点灯，徒劳无益。然而叶企孙偏偏乐此不疲，而且他认准的事情又“拘执操切，责人綦严”，还因为他是正人君子，做这些事又不是为自己，而是为国家，还不能说他什么，所以散漫惯了的吴宓只得大叫：苦哇……
1920年6月，叶企孙以优异成绩获得芝加哥大学物理学学士学位。
同年9月，叶企孙转入位于马萨诸塞州的哈佛大学研究院攻读实验物理博士学位，师从后来获诺贝尔物理学奖的布里奇曼（percy williams bridgman，1882-1961）。叶企孙选择实验物理这个方向一个明显的原因就是：近代物理学的发展历史指出，实验是近代物理学发展的重要基础，而且，获得诺贝尔物理学奖的大师们几乎都是从事实验物理的。在这一点上，迈克尔逊实验室的炫目光芒给了他神奇的指引。
按照常规，此时的叶企孙只要完成一篇博士论文就可以拿到博士学衔了，许多人也是这样干的。但是叶企孙却不是为这一纸文凭来的，他要的是一个完整的过程，这就是科学研究的思想、方法和步骤。
半年之后，叶企孙选择了一个在当时极为前沿的科研选题——“用x射线方法重新测定普朗克常数”来做他的第一个实验。
普朗克，一个欧洲物理界的神话，即使是伟大的爱因斯坦，面对这个神话般的人物，他内心最能表达的情感也只能是“儿子想说给父亲的话”。1947年10月4日，当普朗克走完他的人生旅途后，在美国科学院的一个追悼会上，爱因斯坦充满感情地说：“我十分荣幸，和他在一起的日子是永远难忘、大有收获的。他一直追求永恒的事物，同时也积极参与人类日常的任何事情……我在他家里度过的那段时光，以及与这个伟人面对面地多次谈话，在我的余生中，将一直是最美好的回忆，这永远不会变，悲惨的命运并没有把我们彼此分开。”普朗克和爱因斯坦虽然都是物理科学界两个里程碑式的人物，但在20世纪初，爱因斯坦的高峰还在隆起，而普朗克的高峰已经筑就。选择了普朗克，就是选择了物理科学的最高峰。
普朗克所发现的基本作用量子h，敲开了20世纪的物理学之门，所有的近代物理学的重要内容都要与之发生关系，因此，精确测定普朗克常数值，就等于为量子h这座物理科学的山峰测量出精确的高度，就像我们今天采用最新的研究成果测量珠峰高度那样，会具有重要的科学价值。
普朗克常数数值的第一个测定者是普朗克本人。他以研究黑体辐射的实验测量出所得的试验公式，发现了基本作用量子h，于1900年依据黑体辐射实验数据导出了黑体辐射公式。爱因斯坦也曾意识到量子概念的普遍意义，但却是在普朗克提出量子假说若干年之后的事情。在普朗克发表基本作用量子h时，爱因斯坦正在谦恭地寻找工作，即使是一年后，他的父亲在不知情的情况下还给一位颇负盛名的物理学教授写信，请求他为爱因斯坦找一份助手的工作。他说：“我们并不富裕，特别是我的儿子因为得不到工作，因而认为他是我们的负担，因此感到更加沮丧……不论现在或明年秋天，如果你能为他提供一个助手的位置，我将无限感激你。”
这时的物理天空是为普朗克准备的。在他之前，英国物理学家瑞利根据经典统计力学和电磁理论实验，推出了黑体辐射的能量分布公式。该理论在长波部分与实验比较符合，但在短波部分却出现了无穷值，而实验结果是趋于零。这种严重的背离，被学术界称之为“紫外灾难”。而这时，普朗克的伟大身影加入了黑体辐射实验的队伍中，他采用拼凑的办法，得出了一个长波和短波部分都能与实验相吻合的公式。他发现，只要假定物体的辐射能不连续变化，而是以一定的整数跳跃式地变化，就可以对该公式作出合理的解释。普朗克将最小的不可再分的能量单元称做“量子”或“能量子”，并将这一假说报告了德国物理学会，从而宣告了量子的诞生。
但是，量子假说与物理界数百年来信奉的“自然界无跳跃”产生尖锐对抗，大多数物理学家不接受这一理论。由于众怒难犯，连普朗克本人也动摇起来，甚至放弃了量子论，继续用能量的变化来解决辐射问题。
就在量子假说就要销声匿迹的时候，16年后，又一个伟大的身影加入到量子理论的研究队伍，他就是爱因斯坦。这时，景况好转的爱因斯坦将兴趣转移到量子假说，并成功地挽救了这个伟大的发现。
从相对论角度来讲，爱因斯坦再次关心量子理论，很可能是认为广义相对论可以深入理解原子的微观结构。6年前，他曾经放弃过量子问题，而对丹麦科学家玻尔的原子结构理论发生了兴趣。玻尔认为电子只在一些特定的圆轨道上绕核运行，在这些特定的轨道上运行时并不发射能量，只在它从较高能量的轨道上向一个较低能量轨道跃迁时才发出辐射能，反过来再吸收辐射能。玻尔解决了原子的稳定性问题，成功解释了氢原子的光谱规律。爱因斯坦认为这是一次重大发现，既然辐射的吸收和发射是缘于电子从一个静止轨道跃迁到另一个静止轨道，上帝在二者之间究竟给它施加了什么压力，这个问题探究起来将是充满刺激和妙不可言的。爱因斯坦智慧的双翼在玻尔的领地盘旋飞翔了一段时日后，觉得许多问题不能立即解决，于是他又把思索的目光聚焦在普朗克的量子假说上。
当时爱因斯坦已经开始考虑认同量子理论引力理论。同时，爱因斯坦提出了普朗克公式与新原子理论之间的新联系。他向贝索介绍他的新论文时说：“关于辐射的吸收和发射，我想出了一个非常好的主意。从普朗克公式得到了非常简单的推论，所有的事情都是代数形式的。”
爱因斯坦称赞普朗克1900年的推导是大胆的推导，但爱因斯坦所采用的方法具有普遍性。爱因斯坦从已经得到广泛验证的玻尔的基本假设开始推演：电子在原子中具有许多不同的离散能量状态，通过辐射的吸收和发射，可以从一种状态变到另一种状态。结合辐射和原子间的热平衡假设，就可以得到普朗克公式。这个只有两页纸的概要性论述还包括辐射的受刺激辐射，所以这些公式已经暗含了50年后才出现的激光理论。对爱因斯坦来说，最重要的是这个假设的简单性和产生这个假设的方法的普遍性。他认为这很可能成为未来理论发展的基线。
在另一篇文章中，爱因斯坦指出光线不是以球形波的形式发射的，而是具有一定方向的针状发射，由于这种发射辐射，导致分子向相反的方向移动一个确定的距离。这种观点很像爱因斯坦1905年的“启发性观点”——光线是一串粒子。
在这篇文章中，爱因斯坦基本上推导出了光子的所有性质：辐射量子或光子粒子。虽然爱因斯坦尽量使这个术语符合当时的习惯，但他清楚地意识到，只有他一个人坚持辐射的量子假设。6年后，美国物理学家A·康普顿通过实验验证了爱因斯坦提出的公式，不久整个科技界都在谈论“量子”。
以爱因斯坦的巨大影响，世界的目光正在向量子学说聚焦。这说明，一个伟大的量子时代即将来临。
但是，就是这么一个重要的常数，却在相当长的时间内没有其精确的值，尽管第一个数值是普朗克本人提出的，但那也只是他依据他的黑体辐射实验数据估算出来的。第二个想要挑战这一测量实验的是密立根，1923年度诺贝尔物理奖的获得者，他用的方法是利用光电效应。从1914年起他就对爱因斯坦光电效应定律作过精密的实验校核，1916年，密立根在芝加哥大学那个著名的实验室里进行了著名的“油滴实验”，在精确测得电子电荷e的值后，即可以从er和f.g.black，他们分别于1916年和1917年公布了自己的实验结果和理论依据，显然他们利用的杜安-亨脱（duane-）定律比密立根利用的光电效应所得到的数值要精确。此时又有一些学者纷纷效仿，但却没有一个能够精确符合。叶企孙就是在这种情况下提出了自己的设想，他仔细研究了前人的论文，看出了其中的缺陷。于是，一个大胆的计划从他的心中萌生。
《荀子》上说：“假舆马者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而绝江河；君子生非异也，善假于物也。”叶企孙深得这句古训之精髓。科学之所以发展，就是一代一代科学家不断在前人的基础上开拓创新的结果。密立根就说：“一种科学的发达好像一种植物，由步步增添极小部分的方法而生长。每个研究常修改前面的研究，每个新学说，好像一个大会堂，由许多建筑家用多种材料建筑而成。”因此，叶企孙谨记恩师的教导，在开始他的计划之前，他认真仔细地研究了大师们以前的所有实验测量，发现1917年w.duane和f.g.black的实验有其相当的可取之处，只要在几个环节上再加改进，就可以得出更为精确的实验数据。于是，叶企孙请w.duane来做他的指导老师，与h.h.palmer合作，于1921年3月开始了他们的寻梦之旅。
叶企孙对1917年的测定首先进行了重温，在w.duane指导下，这项测定的先期工作犹如中国书法练习第一阶段的描红和临摹。导师对这个肯定自己测定思路的中国留学生非常欣赏，他从中看到了来自东方古老国度的年轻人的智慧和谦逊的美德。在重温和“临摹”中，叶企孙很快就找到了以往测试的优长和不足，并且大胆地提出了自己改进的意见。叶企孙首先改进的是电压测量的环节，因为这个数值直接关系到h值的确定。他采用了电位计原理。为了提高电位计的精确度，他特别设计绕制了一个高电阻锰铜线圈，总电阻高达6039504欧，这样可以保证在实验全过程中其阻值不会变化，从而大大提高电压分辨率。这将使电压测量所带来的误差可以忽略不计，使电压测量环节达到完美境地。
另一项改进是短波极限的精确测定。叶企孙利用最新的x射线分光计，在旋转分光计以测定偏转角时，分光计几乎观察不到偏心率。而过去的测试者们往往达不到这项要求，他们的分光计在旋转时都存在着偏心率，这就使测出的x射线的偏转角读数有不规则的误差，因此，计算所得的数值就不够准确。
叶企孙是个极其精细的人，他考虑到进入分光计的x射线本身不是一束平行的x射线，因此测定这条x射线的方向角，需要修正，计入这个修正值后求出的测定值就精确许多。
在采取了一系列大胆而又别出心裁的改进之后，叶企孙们获得精度很高的v和短波限布拉格反射角的数据，其相对误差比标准电波电动势的相对误差还小。用这些实验数据和国际上当时采用的电子量（e）、（c）和方解晶格常数（d）的数值，他们得出的h=（6.556±0.009）x10-34js。
当1921年的春天即将从马萨诸塞州的怀抱里抽身而去的时候，在美国物理学会华盛顿会议上，叶企孙和他的合作者用激昂的声音宣读了一份惊世之作——《用射线方法重新测定普朗克常数》。
世界为之哗然。
20世纪之初是一个飞速变化的时代，物理科学担纲主角的科技的天空常常是风云际会，瞬息万变，真有你方唱罢我登场的意味。但是，这主要是西方科学家们的天空，而东方还是浑然一片。在多数西方人眼里，东方人还在沉睡，完全与近代科学无缘，虽然中国是文明古国，有过四大发明，但她现在尚未苏醒。
然而，叶企孙却给西方科学家们上了一课。
一个名不见经传的小小留学生，一个年仅23岁的中国小伙子，竟能如此精准地测定普朗克常数，这本身比普朗克常数被精测更具轰动效应。一个几乎昨天还梳着长辫、身穿长袍马褂的人，怎么一夜醒来就能和西方科学家比肩呢？须知测定普朗克常数的人大都是世界物理学的重镇，他们都是数一数二的大科学家，而今天在会议上宣布比往日更精确的普朗克常数的人，却是来自遥远东方的一个年轻的中国人，他们不能不惊叹，科学大概和中国人有与生俱来的亲缘关系。
美国科学院院报和美国光学学会学报争相发表了叶企孙他们的论文，盛赞这是“一个伟大的进步”。国际科学界很快表态，认为叶企孙们的测定是当时最精确的h值。
叶企孙的名字被铭刻在现代世界自然科学史上，成为中国第一个在大洋彼岸为祖国获得荣誉的人。
直到1935年，a.on在自己的著作中还称赞叶氏的测试“是一次对普朗克常数的最为可靠的测定”。
正是由于这一数值的精确，在正处于科技水平飞速发展的20世纪20年代之后的16年之内，无人再敢问津。
1922年，叶企孙又把他的触角伸向了磁学研究，他在高压物理学家p.w.bridgman（1946年诺贝尔物理学奖获得者）的实验室中研究液体静压对磁导率的影响。在这个研究中，叶企孙运用自己学得的知识，大胆地采用了系统的研究，得到磁感应强度变化百分比与压强、磁场强度之间的定量关系。另外，他还认为前人在实验室中考虑不周是没有得出明确结论的又一原因，他认为，要获得正确的结果，必须使样品彻底退磁，前人所述“反常效应”实际上是退磁不完全造成的。叶企孙还对高压磁性进行了理论分析，结论与实验结果相符。这项研究由叶企孙独立进行，是高压磁学的重要进展，因此他的这篇《流体静压对铁、钴、镍磁导率的影响》的博士论文再一次受到了世人的瞩目，成为欧美科学家争相议论的焦点。他的导师p.w.bridgman教授也在他1931年所著的peinberger先生用类似装置对一系列铁镍合金作了类似测量。”可见，叶企孙的研究已经影响到了欧美物理学界。
但是，叶企孙最重要的影响还是给了中国留学生以极大的信心。他的成功使中国科学会驻美分社的会员看到了科学救国的曙光。这一年，叶企孙和会员们又重新制定了驻美分社的有关章程，并开展了一系列的学术活动。在叶企孙的影响下，中国留学生在大洋彼岸掀起了一波又一波的科研高潮。
实际上，叶企孙并不是第一个选择物理专业的。在他之前，有留美生李跃邦、颜任光、饶毓泰，在他之后又有吴有训、周培源等等。他们都用自己的优秀证明了自己无愧于那个时代。
吴有训几乎是循着师哥叶企孙的脚印来到芝加哥大学物理系的，从那时起，他们就结下了深厚的友谊，之后虽经半世风雨，却能始终不渝。
1923年底开始，吴有训与自己的导师康普顿着手检验“康普顿效应”。在此之前，“康普顿效应”一直是康普顿教授的心病。在调入芝加哥大学之前，康普顿在圣路易斯华盛顿大学作x射线的散射研究时，发现被散射的x射线中多出一种频率比入射x射线频率低的成分。到了芝大后，他把这一现象定名为“康普顿效应”，并用光量子学说加以解释，认为是x射线光子与电子相碰撞，运用粒子间碰撞遵守能量守恒和动量守恒原理来阐述x射线频率的改变，但他的理论却受到了阻击。
康普顿的实验仅用了碳这一元素进行散射实验，而有人再重复这一实验时，却得不到相同的结果。这个人就是曾为居里夫人助手的杜安尼。这位x射线权威在哈佛大学做了相同的实验，结果却让康普顿沮丧。不仅如此，杜安尼又做了一项新实验，竟发现一种奇怪的现象，因此他提出了“三次辐射”的假设，从而使“康普顿效应”的真实性受到质疑。康普顿本人亲自去杜安尼的实验室察访，也没有看出对方的实验有什么漏洞，只得抽身而退。
显然，“康普顿效应”受到了严重挑战。
就在这时，吴有训加入到支持“康普顿效应”的行列中。他决定对“康普顿效应”进行精密测量。在导师的指导下，他选用7种不同的材料做实验，结果证明了“康普顿效应”的广泛适用性。之后，吴有训又独立完成了一系列精密实验测量，使这项研究更加完整。
1925年11月，美国物理学会第135届会议上，吴有训在大会上被安排在第一个发言，宣读他和导师康普顿的一系列实验结果的论文。他们的论文令全体与会者大开眼界，而盘旋在“康普顿效应”之上的疑云也随之烟消云散。1927年，康普顿因“康普顿效应”的成功而荣获该年度诺贝尔物理学奖。有人还称这一效应为“康普顿、吴有训效应”。
受叶企孙首战告捷为国争光的影响，除了科研方面有吴有训这样的后续捷报外，别的学科领域，中国留学生也不负众望，获得了骄人的业绩。
陈岱孙就得了美国大学生的最高奖——金钥匙奖。
当陈岱孙还是一个哈佛新生的时候，叶企孙早已蜚声于哈佛内外了。
他是清华学校1918年毕业生，我是清华1920年毕业生。但我是1918年秋季才作为一个插班生，考入清华的，而他已于是年夏季毕业赴美留学；所以在清华学习期间，我对他并无识荆的机会。我们的相识开始于1922年，这是他在美国哈佛攻读物理学博士学位最后一年，而是我刚入哈大攻读经济学研究生的第一学年。
虽然专业不同，但当时在哈大的中国学生人数甚少，我们住处又相近，所以时有过从。（陈岱孙《中国科技发展的开拓者，真诚的爱国者（代序）》，见《一代师表叶企孙》，钱伟长主编，上海科学技术出版社1995年版，第2页）
叶企孙是那种慢热和持久型的朋友类型。“我们在星期日也常常聚在一起，讨论一些问题。比方说对国内的情况，他一直很关心。由于出国多年，对国内的情况除了从美国报纸和家信中了解少许外，其他的只有通过来美的留学生、来美人员中了解到。接触时间久了，他那善良的天性才渐渐显现出来。”世界上有两种人，一种人，乍一接触，觉得热情似火，时间一长，友谊反而随着时间的延长而流失；另一种人，则像陈年老酒，时间越长久，酒就越醇香，更能感到他的可敬可亲可爱。叶企孙就是后一种人。
叶企孙对待学问很有中国古代士子的风骨，谦虚谨慎、不骄不躁，不虚美、不隐恶，既有持之以恒之毅力，又有壮士断腕之果敢，和他相处，点滴交融耳濡目染，使陈岱孙获益颇大。陈岱孙以叶企孙所取得的学术成就为荣，叶企孙也热情鼓励这个学业上刻苦努力的小兄弟。陈岱孙确也有绝不服输的性格，“那时，我是个小伙子，班上有五十多岁出过著作的学者，他们不把我们当回事，我要和他们比试比试”。整整4年，陈岱孙从不外出游玩，在图书馆中专用的小房间发奋读书。“竞争十分激烈，我是连滚带爬地读完了书。”终于到毕业之际，陈岱孙因学习成绩杰出，荣获了美国大学生的最高奖——金钥匙奖。1927年，当陈岱孙从国外返回清华任教时，叶企孙已经在清华多时了。
由于时局关系，我自沪北上交通受阻，到校时晚。住处未定，他让我搬进他所租赁的校内教职员住宅区宿舍，和他同住。是后，除我们分别休假离校的两年外，我们在这宿舍中一直同住了五年。又是后，除了他于1941年-1943年期间在重庆任中央研究院总干事，和我于1952年-1953年期间在北京中央经济学院任职外，我们一直是清华、西南联合大学、北京大学的同事。时间久了我们间有着深厚的友谊。我对于他的方正品德、学术造诣、学者风度，深为钦仰。（陈岱孙《中国科技发展的开拓者，真诚的爱国者（代序）》，见《一代师表叶企孙》，第2页）
患难之中见真情。这对“有半个世纪以上的友谊”的老朋友，在晚年的时候还在谱写着可歌可泣的友谊之歌。叶企孙蒙冤入狱，出狱后病体羸弱，当时“文革”正盛，人人自危。陈岱孙却不畏人言，顶着政治压力，多次去叶企孙住所看望，馈赠礼品，谈笑如初。这一切都给正值霜雪之中的叶企孙以莫大的安慰。1994年，“叶企孙奖”基金设立并《一代师表叶企孙》出版之际，陈老欣然题词：“哲人往矣，风范长存”，以此遥寄自己对老友的一腔深切怀念。
继叶企孙、吴有训、陈岱孙等第一代留学生为祖国争得荣誉之后，又有更多的第二代、第三代甚至第四代学生相继在大洋彼岸获得了成功，他们是王淦昌、施士元、王竹溪、赵九章、彭桓武、邓稼先、钱三强、钱学森、李政道、杨振宁、吴健雄等等，但若溯本寻源，追索谁是第一个在近现代科学界为中华民族赢得荣誉的人，非叶企孙先生莫属。
值得回味的是之后的那些人大都是叶企孙的学生，或者是他学生的学生。而叶企孙们更大的贡献则是为中华民族立于世界之林争取了时间和为祖国完成了科学技术人才上的准备。
这也是叶企孙的一生可以用“伟大”两个字概括的原因。