Jednym z najciekawszych eksperymentów w teorii kwantowej jest doświadczenie Francka-Hertza (1913; nagroda Nobla w 1925 roku) z wyraźnie widocznymi maksymami i minimami natężenia prądu hamowania wzbudzonych atomów rtęci (linia rezonansowa 253,7 nm). Doświadczenie jest traktowane dzisiaj jako potwierdzenie prawidłowości założeń kwantowej teorii budowy atomu.
Lampa Francka-Hertza składa się zasadniczo z katody, perforowanej anody i kolektora oraz kropli rtęci, która po podgrzaniu zamienia się w parę. Przed rozpoczęciem doświadczenia lampa musi zostać rozgrzana do temperatury 160 - 180 °C w celu uzyskania oparów rtęci i zwiększenia prawdopodobieństwa zderzeń elektronów wyemitowanych z katody z atomami gazu. Po uzyskaniu stałej temperatury, katoda zostaje podgrzana tak aby lekko się żarzyła, a między katodą i perforowaną anodą przykładane jest napięcie stałe, które można zmieniać w przedziale od 0 do 50 V. Jeśli napięcie hamowania ustawimy np. na -2 V, a napięcie perforowanej anody powoli będziemy zwiększać zaczynając od 0, to elektrony wyemitowane z katody nabierają takich prędkości, że coraz większa ich liczba dociera do kolektora. Jest to pierwszy wzrost natężenia prądu hamowania.
Z chwilą gdy napięcie przyśpieszania osiągnie taką wartość, że energia przyśpieszonych elektronów osiąga dolną granicę wzbudzenia atomów rtęci (4,9 V), elektrony przekazują energię, równą energii wzbudzenia, atomom rtęci i Strącają częściowo lub całkowicie swoją prędkość. Natężenie prądu hamowania osiąga minimum. Przy dalszym zwiększaniu napięcia przyśpieszenia zwiększa się natężenie prądu hamowania, gdyż elektrony które przy zderzeniu z atomami rtęci straciły część energii, poruszając się w polu magnetycznym, ponownie ją pozyskują. Następuje drugie maksimum natężenia prądu hamowania.
Przy kolejnym osiągnięciu energii wzbudzenia, elektrony ponownie oddają swoją energię w małych porcjach - kwantach - atomom Hg, które po krótkim czasie przetrzymania wyświetlają ją w formie ultrafioletowej linii rezonansowej 253,7 nm.
Proces ten powtarza się cyklicznie kilka razy.
Wymiary:
ok. 240 x 160 x 150 mm
Masa:
ok. 4 kg