充氩气的F —H 管中，电子由热阴极发出，阴极K 栅极1G 之间的加速电压1G V 使电子加速，在板极P 和栅极2G 之间有减速电压P V 。当电子通过栅极2G 进入2G P 空间时，如果剩余能量大于P eV ，就能到达极板P ，极形成电流P I 。
电子在12G G 空间与氩原子发生碰撞，电子把一部分能量给了氩原子，本身剩余的能量小于P eV ，则电子不能到达板极P ，如果发生这样情况的电子很多，电流表中电流将显著下降。
实验时，把2G V 的电压逐渐增加，电子在12G G 空间的电场作用下被加速而获得越来越大的能量。但在起始阶段，电压2G V 较低，电子的能量较小， 即使在运动过程中与氩原子相碰撞（为弹性碰撞）也只有微小的能量交换。
这样，穿过第二栅极2G 的电子所形成的电流P I 随第二栅极电压2G V 的增加而增大（如图5-2 oa 段）。当2G V 达到氩原子的第一激发电位时，电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞（此时产生非弹性碰撞）。
电子把从加速电场中获得的全部能量传递给氩原子，使氩原子从基态激发到第一激发态，而电子本身由于把全部能量传递给了氩原子，它即使穿过第二栅极，也不能克服反向拒斥电压P V 而被折回第二栅极。
所以电流P I 将显著减小。氩原子在第一激发态不稳定，会跃迁回基态，同时以光子形式向外辐射能量。以后随着第二栅极电压2G V 的增加，电子的能量也随之增加
与氩原子相碰撞后还留下足够的能量，这就可以克服拒斥电压P V 的作用力而到达板极P ，这时电流又开始上升，直到2G V 是2倍氩原子的第一激发电位时，电子在12G G 空间会因二次非弹性碰撞而失去能量，结果板极电流P I 第二次下降。这种能量转移随着加速电压的增加而呈周期性。
扩展资料：
实验结果诠释
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使用弹性碰撞和非弹性碰撞的理论，法兰克和赫兹给予了这实验合理的解释。当电压很低时，被加速的电子只能获得一点点能量。
他们只能与水银原子进行纯弹性碰撞。这是因为量子力学不允许一个原子吸收任何能量，除非碰撞能量大于将电子跃迁至较高的能量量子态所需的能量。
由于是纯弹性碰撞，系统内的总动能大约不变。又因为电子的质量超小于水银原子的质量，电子能够紧紧地获取大部分的动能。
增加电压会使电场增加，刚从阴极发射出来的电子，感受到的静电力也会加大。电子的速度会加快，更有能量地冲向栅极。所以，更多的电子会冲过栅极，抵达阳极。因此安培计读到的电流也会单调递增。
水银原子的电子的最低激发能量是 4.9eV。当加速电压升到 4.9 伏特时，每一个移动至栅极的自由电子拥有至少 4.9eV动能（外加电子在那温度的静能）。
自由电子与水银原子可能会发生非弹性碰撞。自由电子的动能可能被用来使水银原子的束缚电子从一个能量量子态跃迁至另一个能量量子态，从而增加了束缚电子的能极，称这过程为水银原子被激发。但是，经过这非弹性碰撞，自由电子失去了 4.9eV 动能
它不再能克服栅极与阳极之间负值的电压。大多数的自由电子会被栅极吸收。因此，抵达阳极的电流会猛烈地降低。
假设加速电压超过 4.9 伏特，自由电子会在从阴极移动至栅极的路途中，遇到一个非弹性碰撞，失去 4.9 eV，然后继续被加速。照着这方式，在电压超过 4.9eV之后，电流重新单调递增。当电压在 9.8 伏特时，情况又有改变。
每一个自由电子有足够的能量造成两次非弹性碰撞，失去 9.8eV 。自由电子又无法抵达阳极。安培计读到的电流再度会猛烈地降低。电压每增加 4.9 伏特，就会发生一次这种状况，电子累积足够能量(4.9eV的整数倍)后，造成更多次的非弹性碰撞。
参考资料来源：百度百科-弗兰克—赫兹实验