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1914년도 초에 제임스 프랑크와 구스탚 헤르츠는 수은기체를 통과하는 전자는 계단형으로 그 운동 에너지의 손실이 발생한다는 것과 그에 해당하는 수은의 자외선 (λ = 254 nm)이 방출된다는 것을 발견하였다. 자외선은 눈에 보이지 않기 때문에, 눈에 보이는 빛이 나오게 하려면 수은기체가 아닌 기체를 이용할 필요가 있고, 네온 기체가 자주 이용된다. 전자와 네온기체와의 비탄성 충돌을 통한 가장 가능성 있는 들뜸은 바닥상태에서 10개의 3p상태들 사이에서 일어난다. 이 3p상태들의 에너지 범위는 바닥상태로부터 18.4 ~ 19.0 eV 이다. 16.6 ~ 16.9 eV 범위의 더 낮은 4개의 3s상태는 들뜸 확률이 더 낮다. 광자 하나를 방출하면서 3p상태들에서 바닥상태로 떨어지는 것은 3s상태를 거쳐서만이 가능하다. 이 과정에서 방출된 빛은 빨간색과 초록색 사이의 영역의 가시광선 영역에 속하게 되어 눈으로 관측할 수 있게 된다