===ניסוי פרנק-הרץ (Franck–Hertz)===
במעבדה זו נחזור על אחת הגרסאות של ניסוי פרנק-הרץ (James Franck – Gustav Hertz), אשר הפכו לאחת ההוכחות הניסיוניות הראשונות למודל בוהר המהווה יסוד לפיסיקה הקוונטית. פרס נובל לפיסיקה הוענק לגוסטב ל[http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%92%D7%95%D7%A1%D7%98%D7%91_%D7%94%D7%A8%D7%A5 גוסטב הרץ וג] ו[http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%92'%D7%99%D7%99%D7%9E%D7%A1_%D7%A4%D7%A8%D7%A0%D7%A7 ג'יימס פרנק ] עבור ניסויים אלה ב-1925.
'''פוטנציאלים של עירור (excitation) ויינון (ionization)'''
בליעת אנרגיה ע"י אטום ומעבר האטום למצב סטציונרי בעל אנרגיה גדולה יותר נקרא עירור. אנרגית העירור מבוטאת בדרך כלל ביחידות אלקטרון-וולט (eV). על מנת לקבוע את המצבים הסטציונריים ניתן להשתמש בהפצצת אטומים באלקטרונים. כאשר האנרגיה של אלקטרונים נמוכה, ההתנגשויות עם האטומים הן אלסטיות. כתוצאה מהבדל גדול במסות של האלקטרונים והאטומים, האלקטרונים מעבירים לאטומים רק חלק קטן מהאנרגיה שלהם. אולם כשהאנרגיה מגיעה לערך מסוים ההתנגשויות כבר אינן אלסטיות: אלקטרונים מוסרים לאטומים את כל האנרגיה שלהם, והאטומים עוברים למצב בעל אנרגיה גדולה יותר. ניסוים אלה מוכיחים את קיומם של מצבים סטציונריים באטום ומאפשרים למדוד את האנרגיות שלהם. אם אנרגית האלקטרונים מספיק גדולה, מתרחש יינון האטום - בריחת אלקטרון אחד מאטום והפיכת האטום ליון.
==מערכת הניסוי== '''ספקרטום הפליטה של מימן''' המערכת מורכבת ממנורת מימן הפועלת תחת מתח של <math>5000V</math>. אטומי המימן מעוררים ופולטים קרינת אור נראה. כדי למצוא את אורכי הגל של האור הנפלט נשתמש בספקטרוסקופ, ראו איור 2. בספקטרומטר, האור הנפלט מהמימן החם עובר דרך שריג עקיפה ויוצר תמונת התאבכות. בתמונה זו מופרדים הגלים לפי אורך הגל שלהם, ועל ידי כיול ניתן לראות את סדרת אורכי הגל של הקרינה הנפלטת. [[קובץ:מנורת מימן.png|400px|מרכז|ממוזער|איור 3 - ספקטרומטר (מימין) ומנורת מימן (משמאל)]] בניסוי שלנו נחזור על אחת הגרסאות של ניסוי פרנק-הרץ. נשתמש בשפופרת תיראטרון (thyratron)- טריאודה ממולאת גז עם קתודה מחוממתהפולטת אלקטרונים. בין האנודה לקטודה ישנו שריג (grid) שצורתו המחוררת מאפשרת מעבר אלקטרונים דרכו. מתח מאיץ מופעל בין השריג לבין הקתודה של התיראטרון ושולט על תנועת האלקטרונים (ציור ראו איור 2). [[קובץ:תיראטרון.png|150px|מרכז|ממוזער|איור 3 - מבנה התיראטרון. העיגול השחור מיצג המצאות גז בשפופרת]] במערכת זו מפעילים מתח שלילי על קולט האנודה (אלקטרודה המשמשת כאנודה ביישומים רגילים של תיראטרוןכקולט), כך שאלקטרונים אינם יכולים להגיע אליו. בישומים רגילים של תיראטרון האנודה מוחזקת בפוטנציאל חיובי על מנת לקלוט את האלקטרונים. הזרם במעגל הקולט נוצר כאשר מתבצע עירור באטומי הגז שבשפופרת באופן הבא:האלקטרונים אשר נפלטים מהקתודה המחוממת ומואצים לעבר השריג (בשל הפוטנציאל החיובי) מתנגשים עם אטומי הגז שבפופרתשבשפופרת. בשלב הראשוני ההתנגשויות הינם אלסטיות כך שהאלקטרונים כמעט ולא מאבדים מהאנרגיה שלהם וממשיכים לעבר השריג. גם האלקטרונים המצליחים לעבור את השריג חוזרים בחזרה אליו בשל הפוטנציאל השלילי של הקולט. כאשר האנרגיה הקינטית של האלקטרונים (בשל הגדלת הפוטנציאל), שווה לרמת האנרגיה של אטומי הגז מתבצע עירור של האטומים. האלקטרונים מוסרים את האנרגיה שלהם לאטומים ובככך גורמים לאלקטרוני אטומי-הגז לעבור למסלול סטציונרי בעל אנרגיה גבוהה יותר. כאשר האלקטרונים של הגז, לאחר פרק זמן קצר מאוד, האלקטרונים חוזרים למצב בעל אנרגיה יותר נמוכה, האטומים פולטים ופולטים פוטונים. כאשר פוטונים אלו פוגעים בקולט הם גורמים וגורמים לאפקט הפוטו-אלקטרי. הפוטונים מצליחים לשחרר פוטונים משחררים אלקטרונים מהקולט (אנרגית הפוטונים גדולה פונקצית פונקציית העבודה של הקולט) אשר . אלקטרונים אלה נעים מהקולט לעבר השריג וכך נוצר הזרם במעגל הקולט. הזרם במעגל הקולט יימדד נמדד בעזרת מכשיר בעל רגישות בסדר גודל של <math>10^{-10 } A</math>. במערכת שלנו למעגל במעגל הקולט הוכנס קיים נגד של 106 <math>1 M \Omega</math>, ואת כאשר מודדים עליו את מפל מתח עליו מודדים בעזרת מבאמצעות מילי-וולטמטר בעל רגישות של <math>0.1mV </math>, סך כל הרגישות בזרם הנמדד תהיה <math>10^{-10 } A</math>. פוטנציאל העירור של אטומי הגז בתיראטרון שווה למתח המאיץ שעבורו מופיע זרם במעגל של הקולט. את פוטנציאל היינון קובעים לפי עלייה חזקה בזרם השריג. עלייה זאת קשורה לנטרול של המטען האלקטרוני המרחבי ליד הקתודה על ידי היונים החיוביים שהופיעו (ציור 3). על מנת להגביל את זרם השריג, הוכנסה התנגדות למעגל.