弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)中,燈絲電壓的調(diào)整主要影響的是電子的發(fā)射數(shù)量。盡管燈絲電壓的改變不會(huì)改變玻爾理論中定義的第一激發(fā)電勢(shì),即這個(gè)閾值是固定的,與電壓無(wú)關(guān)。
實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是,當(dāng)汞原子的加速電壓低于4.9伏特時(shí),電流隨電壓的增加呈現(xiàn)平穩(wěn)遞增趨勢(shì)。然而,一旦電壓達(dá)到4.9伏特,電流會(huì)突然劇減,近乎為零。進(jìn)一步提高電壓,電流又會(huì)恢復(fù)平穩(wěn)上升,直到達(dá)到9.80伏特。這個(gè)現(xiàn)象首次證實(shí)了玻爾原子模型中能量量子化的概念,即電子只能吸收特定能量躍遷。
在較低電壓下,電子的能量不足以引起非彈性碰撞,只能進(jìn)行彈性碰撞,導(dǎo)致系統(tǒng)總動(dòng)能保持穩(wěn)定。由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于汞原子,大部分動(dòng)能會(huì)被電子保留。隨著電壓的提升,電場(chǎng)增強(qiáng),電子獲得的動(dòng)能增加,更容易通過(guò)柵極到達(dá)陽(yáng)極,因此電流也隨之遞增。
總的來(lái)說(shuō),燈絲電壓對(duì)弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的影響主要體現(xiàn)在電子發(fā)射數(shù)量和通過(guò)柵極的電子能量上,而第一激發(fā)電勢(shì)的穩(wěn)定是其理論背景中的不變量。