프랑크 헤르쯔의 실험

토의

(1) 조별토의

①전자의 에너지가 일정한 수준에 도달할때 마다, 전자는 에너지를 잃게 되어 수은 원자는 들뜬상태가 되고 전류가 급격하게 감소하게 됨을 알수 있음.

이 결과 불연속적인 에너지 준위가 존재한다는 사실을 밝혀냈다.

②전자의 속도가 임계속도보다 작을때는 원자와의 충돌은 완전히 탄성충돌적으로 일어난다.

③전자의 속도가 임계속도에 이르면 (원자가 들뜬 상태에 이를수 있는 에너지를 가지게되면)전자와 원자의 충돌은 비탄성 충돌이되고(운동하는 전자의 에너지를 원자에 주게되어 에너지를 잃고) 속도가 줄어 든다.

④전자의 속도가 임계속도 이상일 때 에너지를 주고 남는에너지를 가지고 운동하여 양극에 도달한다.

즉, 원자는 처음부터 바로 에너지를 받아들이는 것이 아니고 어느 한계이상이 되어야만 에너지를 받아들여 들뜬 상태가되고 들뜬상태에서 바닥상태로 되며 전자기파를 방출할수 있다.
여기서 원자가 받아들이는 에너지는 선택적이며 이는 원자의 에너지 준위가 불연속적으로 되어있음을 의미한다.
(2) 개별견해
이 실험은 원자의 에너지가 양자화 되어 있다는 가정을 확인하려는 실험이다. 실험장치에서 알려진 양의 에너지를 가진 전자들이 기체상태의 주위 원자와 충돌한 다음 전자가 잃은 에너지 양을 측정할 수 있었다. 가열된 음극자로부터 방출된 전자는 양극자쪽으로 진행하며 가속된다. 양극자에 작은 홀을 뚫어 놓으면 통과하는 전자들은 가속전압에 의해 결정되는 양 만큼의 운동에너지를 가지고 수집판으로 이동한다. 실험장치에는 에너지 준위를 알고자 하는 기체들이 낮은 압력으로 채워져 있다. 발생되는 전류는 가속전압을 변화에 따른 전자의 운동에너지의 함수로 생각할 수 있다.
실험은 아주 낮은 전압에서 시작되며 가속전압을 점차적으로 증가시키면 전류도 증가한다. …