弗蘭克-赫茲實驗揭示了燈絲電壓和抗拒電壓對電流大小的顯著影響。當燈絲電壓保持恒定,抗拒電壓增加時,電子到達極板的數(shù)量減少,導致電流下降,F(xiàn)-H曲線向右移動,顯示電流的減小趨勢。反之,抗拒電壓不變時,若降低燈絲電壓,發(fā)射的電子數(shù)減少,電流也隨之減小,但F-H曲線基本保持穩(wěn)定,因為電子發(fā)射量的變化不大。
這一實驗成果不僅驗證了玻爾原子理論中能量狀態(tài)的分立性,還為原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的量子化提供了關(guān)鍵證據(jù)。弗蘭克和赫茲在1914年的研究中發(fā)現(xiàn),電子與原子的非彈性碰撞中,能量轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)出量子特性,例如,電子與汞原子碰撞損失的能量固定為4.9電子伏特。他們的工作因?qū)υ游锢韺W的貢獻,榮獲了1925年諾貝爾物理學獎。
通過觀察電子與汞原子的碰撞,弗蘭克-赫茲實驗幫助我們理解了原子能級的概念,證實了能級的存在對玻爾理論的加強。弗蘭克在實驗研究中尤其擅長于低壓氣體放電,他與赫茲的研究范圍廣泛,包括電離電勢和量子理論的關(guān)系,以及電子與惰性氣體碰撞的具體特性。