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ドイツの物理学者、ジェイムス?フランクとグスタフ?ヘルツが1914年に行なった歴史的な実験です。ボーアの量子论にある、原子が离散的なエネルギーをもっていることを検証するために、原子内の电子を励起するエネルギー量を测定しました。2人はこの研究をもとに、1925年にノーベル物理学赏を受赏しました。

ネオン原子を封入した密闭容器に、1ボルトから100ボルトまで、0.2～0.5ボルトきざみで电圧を上げながら、200回にわたってマイクロアンペア计に流れる电流量を计测します（下図）。装置の设定条件を変えてさらに200回。计400回ぶんのデータを解析し、グラフに落とし込んで考察します。

この実験は、装置の準备时间をのぞいて、3时间以上はかかります。电圧を厳密に管理し、电流量を正确に読み取る作业を、ひたすらくり返すのですが、単纯な作业だけに、并大抵の集中力では続きません。

400回ぶんの记録を终えた学生たちは、「あぁ疲れたぁ」と、悲鸣にも似た溜息を漏らし、ぐったりと座り込みます（笑）。こうして集めた计测データをグラフにし、そこからなにが読み取れるのかを考察します。

原子や分子は、それぞれの种类によって波长の异なる光を放射します。この光をプリズムに通すと、波长ごとに分离され、线状に分かれます。これを线スペクトルといいます。その分布の特徴は、原子の构造で决まるので、原子や分子の种类を推测できます。さらに、ボーアの水素原子モデルをつかうと、プリズムを使ったシンプルな実験から、原子の大きさを计算することもできるのです。

授业の受讲生は23人。このうち留学生が14人ですが、母国语が英语の学生は1人もいません。个々の英语能力に差はありますが、スタートラインはみな同じ。英语への苦手意识から、はじめはみんな消极的ですが、场数をふむにつれて自信がつくのか、英语をおそれなくなり、积极的に质问する学生が増えました

教员との距离がちかい授业です。わからないことを臆せずに质问できる环境は、とくに1回生には大切。一方的な受け身の授业では、なかなかそのチャンスはありませんからね。

自分が学生だったころを思い返して、どうすれば彼らの関心を惹きつけられるかを考えています。「ぼくもこの実験はたいへんだった。4时间もかかって、首が痛かったよ」と、自身の経験を伝えたり、学生たちとの会话を楽しんだり、リラックスした雰囲気づくりがだいじです。

若いころにつまづいた経験をもとに、学生たちが理解しやすいように、教材を工夫しています。直感的に理解しやすい図版や动画を多用し、授业のテーマと基础知识をまず理解してもらうよう努めます。実験にとりくんでいると、难解な问题に出会うかもしれない。でも、基本を积み重ねていれば、そんな问题も解决できる。その感覚を知ってほしい。

私は、むかしながらの授业スタイルを大切にして、ホワイトボードに図を手描きしながら説明します。学生たちの反応や理解度を察し、言叶を选んだり、具体例を追加したりできるからです。「物理はこわいものじゃない。基本论理を身につければ、いろんな场面で応用できる」ことを、実験をとおして体感してほしい。

私は工学出身ということもあって、理论の先の応用を考えます。この授业も工学部の学生がほとんどです。この実験结果をなにに応用できるかを意识してほしいですね。すぐには结びつかなくても、10年后に、きょうの実験を思いだすかもしれません。

研究者をめざすなら、「物理学実験」はその第一歩。100年前の「フランクとヘルツの実験」は、ノーベル赏受赏につながった画期的な実験です。いまでは専用の実験机器をつかってかんたんに再现できますが、当时はもちろん、すべてが手づくりで手探り。よく考えれば、じっさいの研究にだって、手引书や教科书はないのですから、実験方法や実験装置を自分で组みたてることに挑戦してもよいかもしれませんね。

初対面の人に「物理専攻」だと告げると、「物理は苦手で」と、きまって拒否反応が返ってくる。研究は、地味で地道で时间がかかる。すぐに结果が出ずにつらいことも多い。それでもあきらめずにつづけた者だけが味わえる楽しさとおもしろさがある。ぼくたちのそんな思いが、学生たちに伝わればうれしいですね。