弗兰克·赫兹的性格贡献

弗兰克-赫兹实验为能级的存在提供了直接证据,是对玻尔原子论的有力支持。弗兰克擅长低压气体放电的实验研究。1913年在柏林大学与G. Hertz合作研究电离势与量子理论的关系。使用的方法是Learnard创造的反向电压法,他们从这种方法中获得一系列气体的电离电势,如氦、氖、氢和氧。后来他们专门研究了电子和惰性气体的碰撞特性。在1914中,他们取得了意想不到的结果,他们的结论是:

(1)汞蒸气中的电子与分子弹性碰撞,直到获得某一临界速度;

(2)临界速度可以测量到0.1V,测量结果如下:这个速度相当于电子通过4.9V的加速度;

(3)可以证明4.9伏电子束的能量等于波长为2536的汞谱线的能量量子;

(4)4.9V电子束损失的能量导致了汞的电离,所以4.9V可能是汞原子的电离势。

弗兰克和g .赫兹的实验装置主要是一个充气三极管。电子从加热的铂丝中发射出来,铂丝外面有一个同轴的圆柱形栅极,在它们之间施加电压,形成加速电场。电子大多穿过栅极,被外部的圆柱板接受,用检流计测量板电流。当真空管充满汞蒸气时,他们观察到每4.9V的电位差,板电流就会突然下降。如果管内充入氦气也会发生类似的情况,其临界电位差约为21V。

弗兰克和g .赫兹最初是基于斯塔克的理论。斯塔克认为线谱是由原子或分子电离引起的,光谱频率V与电离势V有如下量子关系:H V = EV。

弗兰克和g .赫兹在1914之后的几年里仍然坚持斯塔克的观点。他们认为,他们的实验无可辩驳地证实了斯塔克的观点,即4.9V的电位差导致了汞原子的电离。他们可能因为战争时期资料缺乏,对玻尔的原子理论了解不多,所以也在论文中说他们的实验结果不符合玻尔的理论。事实上,玻尔在得知弗兰克-赫兹的实验后,早在1915年就指出,弗兰克-赫兹的4.9V实验是他的能级理论中预言的第一个汞原子激发势。

在1919中,弗兰克和g .赫兹同意玻尔的观点。弗兰克在诺贝尔奖获奖感言中说:“在用电子碰撞方法证明传递给原子的能量是量子化的科学研究发展中,我们的一些工作犯了很多错误,走了一些弯路,尽管玻尔理论为这一领域开辟了一条笔直的通道。后来我们意识到玻尔理论的指导意义,一切困难都迎刃而解。我们清楚地知道,我们的工作得到了广泛的认可,因为它与普朗克,尤其是与玻尔的伟大思想和概念有联系。”

弗兰克1882于8月26日出生于汉堡。在这里就读威廉中学后,他在海德堡大学学习了一年化学,然后在柏林大学学习物理。在这里,他的主要导师是沃伯格和德鲁德。1906在沃伯格的指导下,1902进入柏林大学学习物理,1906获得博士学位。在法兰克福大学担任助教后不久,回到柏林大学担任H.Rubens的助教,1911年取得柏林大学物理学“大学教学资格”,在柏林大学任教至1918年(教学因战争中断。他在战争中获得了一级铁十字勋章,后来成为大学的物理学副教授。1917至今任威廉皇帝物理化学研究所分所长。1921年受聘为哥廷根大学教授,并担任第二实验物理研究所所长。1933为抗议希特勒的反犹法,弗兰克公开发表声明,辞去教授职务,离开德国前往哥本哈根;一年后,他移居美国,成为美国公民。1935—1938约翰霍普金斯大学物理系教授。芝加哥大学物理化学教授,从1938直到他从1949退休。二战期间,他参与了与原子弹研发相关的项目,但和大多数科学家一样,他反对对日本使用原子武器。在芝加哥大学期间,弗兰克还担任了光合作用实验室的主任,研究了各种生物过程,尤其是光合作用的物理和化学机制。

1964弗兰克于5月21日在游览哥廷根时去世。

g赫兹1887年7月22日出生于汉堡。他是电磁波的发现者赫兹的侄子。赫兹从汉堡约翰尼·格雷厄姆学校毕业后,于1906年进入哥廷根大学,随后就读于慕尼黑大学和柏林大学,于1911年毕业。1913担任柏林大学物理研究所研究助理。由于第一次世界大战的爆发,赫兹在1914年参军,在1915年的一次战斗中身负重伤,在1917年回到柏林担任校外教师。从1920到1925,赫兹在埃因霍温菲利普白炽灯厂的物理研究室工作。

1925年,赫兹被选为哈雷大学教授和物理研究所所长。1928年回到柏林,担任夏洛滕堡工业大学物理教研室主任。1935因政治原因辞去主任职务,回归行业担任西蒙公司研究室主任。1945到1954,在苏联工作,领导一个实验室。在此期间,他被任命为莱比锡卡尔·马克思大学物理研究所所长兼教授。1961退休,先后在莱比锡和柏林生活。

从研究课题来说,赫兹早年研究过二氧化碳的红外吸收和压强与分压的关系。1913开始和Frank研究电子碰撞。1928年,赫兹回到柏林的第一个任务就是重建物理研究所和学校。他一直为这个目标而努力。在此期间,他负责用多级扩散法分离氖同位素。

赫兹发表了许多关于电子和原子间能量交换和测量电离势的论文。有些是单独完成的,有些是与弗兰克和高瑞思合作的。他也有一些关于同位素分离的著作。

G.赫兹是柏林德国科学院院士,于1975年在柏林逝世。