Советский физик, академик (с 1968 г.). Родился в Петербурге. Окончил Московский университет (1930 г.) и начал работать в Государственном оптическом институте, с 1934 г. — в Физическом институте АН СССР, где с 1946 г. возглавляет лабораторию атомного ядра, одновременно директор Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований (с 1957 г.).

Научные работы относятся к физической оптике и ядерной физике. В 1937 г. вместе с И. Е. Таммом разработал на основе классической электродинамики теорию излучения Черенкова, показав, что оно является излучением электронов, движущихся в среде со скоростью, большей фазовой скорости света (Государственная премия СССР, 1946 г.; Нобелевская премия, 1958 г.). В последующих работах по физической оптике предсказал вместе с В. Л. Гинзбургом так называемое переходное излучение.

Другие исследования Франка посвящены в большинстве своем ядерной физике, в частности нейтронной физике и изучению ядерных реакций на легких ядрах. В середине 40-х гг. осуществил широкие теоретические и экспериментальные исследования размножения нейтронов в гетерогенных уран-графитовых системах, изучал реакции на легких ядрах с испусканием нейтронов, взаимодействие быстрых нейтронов с ядрами. Открыл и теоретически обосновал явление диффузионного «охлаждения» нейтронов. Под руководством Франка в Объединенном институте ядерных исследований был построен и запущен (1960 г.) импульсный реактор на быстрых нейтронах для осуществления спектроскопических исследований с нейтронами (Государственная премия СССР, 1971 г.). В частности, на этом реакторе Франк с сотрудниками осуществил эксперименты с поляризованными нейтронами и поляризованными ядерными мишенями, а также исследования нейтронных резонансов и по физике конденсированных сред.