フランク‐ヘルツの実験（読み）ふらんくへるつのじっけん（英語表記）Franck-Hertz's experiment

日本大百科全書(ニッポニカ)

フランク‐ヘルツの実験
ふらんくへるつのじっけん
Franck-Hertz's experiment

ボーアが仮定した原子の不連続的エネルギー準位の存在を、1914年、J・フランクとG・L・ヘルツが直接的に実証した実験（図A）。図の管球中に陰極Cとグリッド（格子）Gを対向させて置き、グリッドの後ろに陽極Aを置く。排気したのち水銀滴を入れて管球を水銀蒸気で満たす。Cで発生する熱電子を加速するための電圧VをCとGの間にかけ、GとAの間にはVと逆向きの小電圧（0.5ボルト）をかけ、0.5電子ボルト以上のエネルギーの電子だけがGからAに到達できるようにして電流Iを計る。Vを0から上げていくとIは増加するが、5.4ボルト付近で急に減少し、ふたたび増加する。図BのようにVが10ボルト、15ボルト付近でも同様のことが観測されるが、これは次のように理解される。電子のエネルギーが水銀原子の第一励起準位のエネルギー4.9電子ボルトに達するまでは、電子は水銀原子と衝突しても弾性散乱するだけでAに到達するから、VとともにIは増加する。電子のエネルギーが4.9ボルトを超えると、水銀原子と衝突したとき原子を励起してエネルギーを失い、Aに到達できなくなる電子が現れてIは減少する。しかしVが5.4ボルト以上では、原子を励起したあとでも、電子はAに到達できるエネルギーをもつから、Iはふたたび増加する。Vが10ボルト、15ボルト付近のIの減少は、原子の励起をそれぞれ2回、3回とおこす電子が現れるためである。この実験では、Vが5.4ボルト以上になると2536オングストロームの波長の光が観測されるが、これは第一励起準位の水銀原子が基底準位に戻るときに放出する光である。

［池上栄胤］

[参照項目] | フランク | ヘルツ

フランク‐ヘルツの実験（装置）〔図A〕

フランク‐ヘルツの実験（説明図）〔図B…

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)