Der Umzug der Jenaer Physik in das 1884 offiziell eingeweihte Gebäude in der Neugasse 24 ging mit der Gründung eines eigenständigen physikalischen Instituts einher. Als erster Leiter wurde Leonhard Sohncke (1842-1897) berufen.
Anknüpfend an frühere meteorologische Arbeiten arbeitete Sohncke in Jena eine Theorie der Entstehung von Gewitterelektrizität aus. Bereits Michael Faraday (1791-1867) hatte beobachtet, dass die Reibung zwischen Wassertropfen und Eis eine ergiebige Spannungsquelle darstellt. Sohncke konnte dies experimentell verifizieren. Dazu kam die meteorologische Beobachtung, dass vor Gewittern sowohl Wasser- als auch Eiswolken auftreten. Im aufsteigenden Luftstrom zwischen diesen Wolkenarten reiben sich, so Sohnckes Theorie, Wassertropfen an Eiskristallen. Spannung wird dadurch erzeugt, die sich dann durch Blitze entlädt. Dieses Modell erfreute sich einige Zeit großer Beliebtheit.
Sohnckes Nachfolger, Adolf Winkelmann (1848-1910), ist vor allem als Herausgeber des Nachschlagewerks Handbuch der Physik bekannt. Die bereits durch Abbe, Zeiss und Schott eingeleitete enge Verzahnung von Wissenschaft und Industrie wurde weiter praktiziert. Institutionell wurde das physikalische Institut erweitert: Ernst Abbe regte eine Professur für theoretische Physik an, die 1890 mit Felix Auerbach besetzt wurde.
1902 musste die Physik allerdings aus dem Gebäude ausziehen. Die Erschütterungen und die Störfelder der durch die Neugasse geplanten Straßenbahn hätten den experimentellen Betrieb empfindlich gestört. Das daraufhin von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderte Bauvorhaben wurde zum ersten Gebäude des heutigen Universitätsstandorts der Physik am Landgrafen.