프랑크 헤르츠 실험

필라멘트를 가열하면 K(음극)에서 방출된 열전자는 G2(제 2 그리드)에 의해 가속되어 그 운동에너지가 증가하게 된다. 이 전자가 G2를 통과한 후 P(양극)와의 역전압 V0에 의해 약간 감속되어 P에 흡수되는데 그 정도는 전류계의 전류를 측정하므로써 알 수 있다. G2에 걸리는 가속전압을 증가 시키면 더 많은 전자가 P에 도달하여 플레이트 전류는 증가한다. 만일 전자가 관속에 들어 있는 기체 원자와의 충돌에서 그 운동에너지가 원자의 내부에너지로 흡수되지 않는다면 전자의 질량이 원자의 질량에 비해서 월등히 작은 관계로 전자의 운동에너지는 거의 변화가 없을 것이다. 운동에너지를 거의 잃지 않기 때문에 전자의 운동방향이 바뀔 뿐으로 전류의 양에는 크게 변화가 없을 것이다. 그러나 그 충돌에서 에너지를 잃어버린다면 (전자의 운동에너지를 잃어버리는 경우 그 잃어버린 에너지는 당연히 원자에 흡수되고 이러한 충돌을 비탄성충돌이라 한다) 전류는 줄어들 것이다. 관속에 들어 있는 원자는 바닥상태의 에너지로부터 띄엄띄엄한 에너지준위를 갖고 있기 때문에 아무 값의 에너지나 흡수하여 여기되어지는 것이 아니고 에너지 준위의 차이에 해당하는 양만큼의 에너지를 가진 것을 만났을 때 그 에너지를 흡수하여 높은 에너지 상태로 올라간다. 이런 조건이 충족될 때 전자와 완전비탄성충돌을 하게 되어 전자의 모든 운동에너지를 빼앗게 된다. G2의 전압을 서서히 올려주어 G2 주위에서의 운동에너지가 마침내 원자의 첫 번째 여기에너지로 되었을 때 그 지점에서 전자는 자기의 모든 에너지를 잃고 멈추게 될 것이다. 이런 조건이 되었을 때 전류계의 눈금은 급격하게 줄어들게 된다. 그 전압을 초과하여 더 증가시키면 완전비탄성충돌이 일어나는 지점은 G2로부터 앞쪽으로 당겨진…
G2의 전압을 서서히 올려주어 G2 주위에서의 운동에너지가 마침내 원자의 첫 번째 여기에너지로 되었을 때 그 지점에서 전자는 자기…