Franck og Hertz mente først at den observerte variasjonen i strømmen skyldtes at kvikksølvatomene ble ionisert når de blir truffet av elektron med energier over = 4.9 eV der er dets ladning. For lavere spenninger på gitteret vil elektronene bare kollidere elastisk med atomene. De forandrer dermed retning, men taper ikke energi da atomene er så mye tyngre. Derimot ved ionisasjon for spenninger over 4.9 volt mister de omtrent all sin energi og når ikke frem til anoden. Men når spenningen øker ytterligere med 4.9 volt, vil de igjen virke ioniserende, tape energi og dermed gi et fall i den elektriske strømmen gjennom utladningsrøret.