フランク＝ヘルツ実験

🧠 フランク＝ヘルツの実験Franck–Hertz experiment フランク＝ヘルツの実験（Franck–Hertz experiment）Franck–Hertz experiment（フランク＝ヘルツの実験） （Franck–Hertz experiment）は、原子が連続ではなく離散的な励起エネルギーをもつことを衝突実験で示した。

非弾性衝突で励起準位を測る

加速電子accelerated electron 加速電子（accelerated electron）accelerated electron（加速電子） が原子と非弾性衝突 inelastic collision 非弾性衝突（inelastic collision） inelastic collision（非弾性衝突） を起こす特定電圧でエネルギーを失い、コレクター電流collector current コレクター電流（collector current）collector current（コレクター電流） が周期的に低下する。

flowchart TD
  A["電子を加速"]
  B["閾値で原子を励起"]
  C["電子がエネルギーを失い集電極へ届きにくくなる"]
  A --> B
  B --> C

電流極小の周期

電流極小の電圧間隔が原子の励起エネルギーに対応する。

離散準位を示す証拠

電流極小の間隔が示す離散的励起エネルギーはBohr模型を支持し、より一般には量子数quantum numbers 量子数（quantum numbers）quantum numbers（量子数） で分類される束縛 bound (electron) 束縛（bound (electron)） bound (electron)（束縛） 状態として記述される。

• 閾値未満では主に弾性衝突 elastic collision弾性衝突（elastic collision） elastic collision（弾性衝突）。
• 電圧をさらに上げると複数回励起が起こる。
• 放出光の光子エネルギーも同じΔEに対応。

医学・測定への応用

原子分光法atomic spectroscopy 原子分光法（atomic spectroscopy）atomic spectroscopy（原子分光法） において、エネルギー準位が量子化 quantization 量子化（quantization） quantization（量子化） されていることを示す直接的証拠である。

離散的な原子状態の概念は、量子論的な原子軌道 orbital 軌道（orbital） orbital（軌道） と化学結合 chemical bonding化学結合（chemical bonding） chemical bonding（化学結合）・周期性の理解へ接続する。¹²

まとめ

• フランク＝ヘルツの実験Franck–Hertz experiment フランク＝ヘルツの実験（Franck–Hertz experiment）Franck–Hertz experiment（フランク＝ヘルツの実験） は、原子が連続ではなく離散的な励起エネルギーをもつことを衝突実験で示した。
• 閾値未満では主に弾性衝突 elastic collision弾性衝突（elastic collision） elastic collision（弾性衝突）。
• 原子分光法atomic spectroscopy 原子分光法（atomic spectroscopy）atomic spectroscopy（原子分光法） と量子化 quantization 量子化（quantization） quantization（量子化） されたエネルギー準位の直接的証拠。