《弗兰克-赫兹实验原理》

弗兰克-赫兹实验是20世纪初，德国物理学家詹姆斯·弗兰克和古斯塔夫·赫兹在1914年进行的一项实验。这项实验对于原子物理学的发展有着重要的影响，它验证了尼尔斯·玻尔的原子结构理论，从而证明了原子能级的存在。

弗兰克-赫兹实验的基本原理是这样的：在一个封闭的玻璃管中，存在一个加热的阴极，它可以发射电子。这些电子被加速通过栅格，然后撞击到阳极上。在电子从阴极向阳极运动的过程中，它们会与气体原子发生碰撞。如果电子的能量足够高，就可以使气体原子的电子跃迁到更高的能级。但是，只有当电子的能量恰好等于两个能级之间的能量差时，这种跃迁才会发生。因此，如果电子的能量小于这个值，那么电子就不能使气体原子的电子跃迁到更高的能级，电子将直接撞击阳极，产生电流。而当电子的能量大于这个值时，电子就会使气体原子的电子跃迁到更高的能级，从而消耗掉这部分能量，导致电子不能有效地撞击阳极，电流会减小。这样，我们就可以通过测量电流的变化来确定气体原子的能级。

弗兰克-赫兹实验的结果证实了玻尔的原子模型，即原子只能处于特定的能量状态，且电子只能在这些状态之间跳跃。这不仅为量子力学的建立提供了实验证据，而且对后来的原子物理学研究产生了深远的影响。