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第二百五十五章 人在康橋,揮了揮衣袖,招來一朵烏云(下)

作者:新手釣魚人  分類: 科幻 | 超級科技 | 輕松 | 新手釣魚人 | 走進不科學 | 更多標簽...
 
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走進不科學 第二百五十五章 人在康橋,揮了揮衣袖,招來一朵烏云(下)

看著一臉神秘兮兮的徐云。

法拉第下意識的便朝他的手上看去。

只見此時此刻。

徐云攤平的掌心處,赫然放著一枚透明晶體。

這枚晶體約莫有綠箭金屬盒裝薄荷糖大小,透光性很高。

此時這枚晶體已經被打磨成了長方形的模樣,兩頭尖中間均勻,外觀有些類似肛塞。

法拉第伸手摸了摸它幾下,體悟了一番磨砂感,判斷道:

“這是......水晶?”

徐云搖了搖頭,十個人有九個看到這玩意兒會誤認成水晶,解釋道:

“法拉第先生,這是我托威廉·惠威爾院長準備的材料,叫做非線性光學晶體。

“它可以用于輔助光線的變頻,我們一共準備了七塊,具體的作用您很快就能知道了。”

非線性光學晶體。

這是后世光學實驗室中非常常見的一種設備。

它的用途和光柵類似,可以對光線進行倍頻、和頻、差頻之類的變頻操作。

不過后世的非線性光學晶體大多是人工設計合成的,發展過程和激光有著巨大的關聯。

例如三硼酸鋰晶體、三硼酸鋰銫晶體等等。

1850年的科技水平還遠遠沒達到那種技術層級,因此徐云選擇的是由天然晶體進行加工,方法比較原始。

好在劍橋大學作為這個時代世界最頂尖的大學之一,校內在晶體原石方面多少有些儲備。

幾個小時忙活下來。

實驗室的工具人們還是趕工出了幾枚磷酸二氫鉀晶體。

不過再原始的非線性光學晶體,在變頻方面的效果也還是要比三棱鏡優秀上不少,對得起它的難度。

至于非線性光學晶體的作用嘛.......

自然就是為了接下來的表演了。

隨后徐云將這枚非線性光學晶體交給老湯,讓他按照自己的要求去放置調試。

自己則思索片刻,對法拉第道:

“法拉第先生,您是半導體方面的專家,所以應該知道,電荷脫離金屬板的速度與電壓強度是呈現正相關的,對吧?”

徐云的這番話在后世看來可能存在一些表述上的問題,但在電子還未被發現的1850年,這個描述反而很好令人理解。

只見法拉第點了點頭,肯定道:

“沒錯。”

他在1833年研究究氯晶籠化合物的時候曾經發現過這個現象,并且用電表測試過相關結果。

后來另一位JJ湯姆遜能發現電子,和拉法第的研究手稿也有一定關聯。

當然了。

如果再往前追溯,那得一直上拉到庫倫那輩,此處便不多贅述了。

徐云進一步問道:

“也就是電壓越大,電荷脫離的速度越快,對嗎?”

“沒錯。”

徐云見說打了個響指,預防針已經差不多到位了:

“那么法拉第教授,您覺得光電效應中接收器上出現的火花,和什么條件有關聯呢?”

“接收器上的火花?”

法拉第微微一愣,稍加思索,一句話便脫口而出:

“當然是光的強度了。”

徐云嘴角微微翹了起來,追問道:

“所以和光的頻率沒有關系,是嗎?”

法拉第這次的語氣更加堅定了,很果斷的搖了搖頭,說道:

“當然不會有關系,頻率怎么可能影響到火花的生成?”

周圍包括斯托克斯在內,圍觀的教授也紛紛表示了贊同:

“當然是和光強有關系。”

“頻率?那種東西怎么會和火花掛上鉤?”

“毫無疑問,必然是光強,也就是振幅引起的火花。”

“所以有沒有人要看我老婆的泳衣啊.......”

在法拉第和那些教授看來。

雖然他們還不清楚為什么發生器上有光發出,接收器就會有同步的火花出現。

但很明顯。

接收器上火花的出現條件,一定和光的強度有關系。

也就是光的強度越大,火花就會越強。

因為經典理論里面的波是一種均勻分布的能量狀態,而電荷(電子)是被束縛在物體內部的東西。

想要把它打出來,需要給單個電荷足夠的能量。(后面一律用電荷來代替電子,因為1850年的認知只有電荷)

按照波動說的理論來分析。

光波會把能量均勻分布在很多電荷上面,也就是電荷持續接受波的能量然后一起跳出來。

等到了1895年左右。

科學界還對于這塊會加入平面波函數,以及周期勢場中的Bloch函數嘗試解釋。

甚至在徐云來的2022年。

有些另辟蹊徑的學者,還在光子和電子的散射過程中引入了波恩奧本海默近似:

他們在實際計算中取近似的前兩項,最后通過末態電子波函數,從而得到光電效應。

然而絲毫不解釋整個過程要用概率幅來描述的原因,也是挺神奇的。

上輩子徐云在和某期刊擔任外審編輯的朋友吃飯時還聽說,有些持有以上觀念的民科被逼急了,甚曾經說出“只要你運氣好就能成功”這種話......

總而言之。

在法拉第等人的固有觀念里。

接收器上火花能否出現,一定和光強呈現正相關,和頻率扯不上半個便士的關系。

徐云對此也沒過多解釋,而是等待著老湯將非線性光學晶體調試完畢。

十分鐘后。

老湯朝徐云打了個手勢,說道:

“羅峰,晶體已經照你的要求固定好了。”

徐云朝他道了聲謝,招呼法拉第等人來到了設備獨立。

此時的非線性光學晶體已經被架在了反射鋅板的折射點上,并且隨時可以根據需要進行轉動。

徐云先是走到固定光學晶體的一側,根據上頭標注的記號進行起了微調校對,確定光線能順利被折射到接收器上。

一分多鐘后。

徐云站起身,朝法拉第道:

“法拉第教授,現在晶體已經調試完畢,線路方面一切正常。”

“接下來你們看到的折射光,將會是波長在590到625X109次方米的橙光。”

光的波長早在1807年就由托馬斯·楊計算出了具體數據,只是由于納米這個單位還要等到1959年,才會由查德·費恩曼提出。

因此此時光的波長的計量描述,還是用十的負幾次方米來表示。

另外但凡是物理老師沒被氣死的同學應該都知道。

光的波長越短,頻率就越高。

紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。

以上從左到右波長逐漸降低,頻率依次升高。

拉法第雖然仍舊搞不清徐云為什么執著于光頻,但還是配合著點了點頭:

“我記住了,你繼續吧,羅峰同學。”

徐云見說重新走到了發射器邊,按下了啟動鍵。

咻——

電壓再次從零開始升高。

1伏特....

100伏特....

300伏特.....

1000伏特.....

然而令法拉第等人意外的是。

當電壓上升到第一次的兩萬伏特時,發生器上例行出現了電火花,但接收器上卻是.....

毫無動靜。

很快,電壓再次升高。

2.2萬伏特......

2.3萬伏特......

眾所周知。

光的強度和功率有關,在電阻不變的情況下,功率又和電壓有關。

也就是pu·u/R,電壓越高,功率就越高。

然而當發生器的電壓增幅到2.8萬伏特的時候,接收器上依舊沒有任何火化出現。

看著表情逐漸開始凝重的法拉第等人,徐云又朝小麥招了招手。

很快。

小麥拿著一個凸透鏡走了上來。

化身過迪迦的朋友應該都知道。

在正常情況下,增加光強的原理基本上只有三種:

減小光束立體角,減小光斑尺寸,或者提高光的能量。

其中凸透鏡,便是第一種原理的衍伸應用。

也就是通過折射將光線匯聚的更細,從散亂凝聚成一團,從而達到增加光強的效果。

隨后徐云從小麥手中接過禿頭境,架在一個類似后世直播支架的設備上,移動到了反射板前。

在凸透鏡的聚光效果下。

發生器上的電火花濺躍出的光線被匯聚成了一小條,量級再次得到了一輪強效的提升。

如果折算成單純的功率,此時濺躍出的光線量級大約等同與五萬伏特左右的電壓效果。

反射板上依舊如同鮮為人同學做大學物理題一樣,其上空無一物。

見此情形。

原本認為不會再出意外的拉法第不由有些站不住了。

只見他快步走到反射板邊,想要檢查是不是光學晶體將光線折射到了其他方位。

然而無論他怎么校正晶體,接收器上依舊是沒有任何電火花出現。

可是.....

這怎么可能呢?

6了不下三十次,再怎么非酋.....

額,等等?

法拉第忽然想到了什么,目光隱隱的瞥向了人群中的塔圖姆·奧斯汀。

難道是這位嚷嚷著要種西瓜和棉花的黑人同學的緣故?

沒記錯的話。

這位黑人同學來自莫桑比克,是部落的下一任酋長,因此才能受到良好的基礎教育......

而就在法拉第心思泛動之際。

一旁的徐云估摸著火候差不多了,便讓小麥撤去凸透鏡。

關閉電源,重新調試起了光學晶體。

這一次他選擇的目標,是另一枚走離角為40°左右的天然級聯晶體。

至于自準性反正笨蛋讀者們也不知道是啥...咳咳,由于比較難測同時加之時間有限,所以徐云也就沒去深入計算。

反正在這種實驗條件下,自準性能在80以上就行了。

總之這枚晶體可以反射的是藍光,也就是波長在440—485納米之間的光線。

調試完畢后。

徐云再次返回發生器邊上,按下了開關。

電壓依舊是從零上升。

過了小半分鐘。

發生器上例行出現了一道電火花,而令法拉第等人呼吸停滯的是......

接收器上居然也跟著出現了一道火花!

作為當世頂尖的物理學家,法拉第等人怎能意識不到這代表著什么?!

然而這還沒完。

只見徐云再次一招手,小麥哼哧哼哧的便拿著幾枚偏振片走了上來,交到了徐云手里。

顛了顛掌心的偏振片,徐云的表情略微有些微妙。

說起偏振片的用途,想必很多同學都不陌生。

它允許透過某一電矢量振動方向的光,同時吸收與其垂直振動的光,即具有二向色性。

也就是dλ/λcosθdn/n。

其中n是有梯度變化的折射率,源于不同介質間流場速度會發生梯度變化,n1/√(1u2/c2)。

說人話就是在自然光通過偏振片后,透射光基本上成為平面偏振光,光強減弱1/2。

按照歷史軌跡。

后世實驗室中常用的偏振片要到1908年,才會由海對面的蘭德制作出來。

但在這個副本中,由于波動說沒有像原本時間線中那樣被長期打壓,甚至還反超了微粒說一頭。

因此與波動說有關的許多小設備,都提前了許多時間問世。

根據徐云在《16501830:科學史躍遷兩百年》中了解到的信息。

42年前,也就是1808年。

在馬呂斯驗證了光的偏振現象后沒多久,偏振片就首次誕生了。

雖然此時的偏振片遠遠沒有后世那么精細,但在還未涉及到微觀世界的19世紀早期,還是能支撐起絕大多數實驗要求的。

一直以來,它都是被用于支持光的的波動說——因為只有橫波才會發生偏振嘛。

但今時今日。

這個小東西在自己的手中,又將成為證明微粒說的工具之一.......

世間萬物,有些時候就是這么神奇。

徐云這次準備的是由三個偏振片組合成的混合系統,第一塊與第三塊偏振化方向互相垂直,第一塊與第二款偏振化方向互相平行。

同時第二塊偏振片以恒定的角速度w,繞光傳播方向旋轉。

自然光通過偏振片P1之后形成偏振光,光強為I1I/2。

同時根據馬呂斯定律,通過P3的光強為I3Θ。

由于P與P3的偏振化方向垂直。

所以P與P2的偏振化方向的夾角為Φπ/2Θ,II(1cos4wt)/16。

再根據馬呂斯定律。

所以通過P3的光強為I(sin22Θ)/8I(1–cos4Θ)/16。

cos4Θ1時,通過系統的光強最大。

這個系統省去了徐云手動降低光強的麻煩,計算過程很簡單,也非常好理解。

接著徐云將偏振片系統放到鋅板前,深吸一口氣,退回了原位。

很快。

在偏振組合的作用下。

發生器濺躍出來的光線強度得到了削減,周期最低甚至達到了1/16。

但令法拉第等人啞口無言的是......

無論偏振組合旋轉到什么地步,哪怕光強被縮小了十余倍不止,接收器上依舊有電火花出現!

啪啪啪。

看著面前躍動的電光,法拉第忽然臉色一白,嘴中斯哈一聲,一把捂住胸口,大口的開始喘起了氣。

一旁的斯托克斯最先發現了他的異常,連忙扶住他的肩膀,額頭瞬間布滿了細密的汗珠,喊道:

“法拉第先生,您沒事吧?校醫呢?校醫在哪里?”

見此情形。

發生器邊上的徐云也是心頭一顫,一步竄到了法拉第面前:

“法拉第先生!法拉第先生!”

直到此時,徐云才回想起了被自己忽略的一件事:

法拉第有很嚴重的冠心病。

1867年8月25日他在書房中看書時逝世,后世非常主流的一種看法便是他突發了心絞痛。

更關鍵的是.....

今天考慮到開學典禮人多眼雜,室內溫度也不利于硝酸甘油保存,徐云便將硝酸甘油留在了宿舍里頭,沒有帶在身上。

眼下這么一位科學巨匠如果因為自己的緣故突發意外,他真的可以說是罪比孫笑川了。

不過令徐云緊繃的心弦微微一松的是。

法拉第先是擰巴著臉朝他擺了擺手,飛快的從胸口取出了一個小瓶子。

顫顫巍巍的倒出了一枚藥片,塞進舌下,閉著眼睛含服了起來。

過了一分鐘左右。

法拉第臉色逐漸變得紅潤,呼吸也恢復了正常。

他先是看了眼斯托克斯:

“多謝你了,斯托克斯教授,我沒事。”

隨后不等斯托克斯回答,便輕輕推開攙扶,靜靜的走到接收器前,凝視著一簇簇短暫而耀眼的火花。

這位目前物理界最強的大佬,此時的目光前所未有的凝重。

眼下的情況清晰的說明了一件事:

在一定頻率以內,光電效應和光強無關。

只要光頻不足,光強拉到天上去也沒用。

而只要達到了特定頻率,哪怕光強再小,現象依舊會正常發生。

這無疑是違逆現有科學體系的一種情況,光的波動說完全無法對它進行解釋。

因為波動理論描述光的能量是連續的,及光強...也就是振幅越大,光能越大,光的能量與頻率無關。

同時在用弱光照射接收器時,發生器上應該有能量積累過程,不會瞬時生成電火花。

這就好比一列動車,入口的人流量不大,便代表著旅客尚未到齊。

而按照規則,列車必須要滿員才能發動,那能怎么辦呢?

答案自然是只能等,等人全到了才能發車。

但眼下光電效應的現象,卻相當于旅客只到了一兩位,列車就發動了.......

至于微粒說......

法拉第沉思片刻,很快便想到了一些解釋思路:

當光粒子照射到金屬上的時候,它的能量可以被金屬中的某個電荷全部吸收,電荷的動能立刻增大并不需要積累能量。

如果電荷的動能足夠大,能克服金屬內部對它的吸力。

那么就可以離開金屬的表面形成電火花......

但這樣一來。

許多以波動說為基底的理論,在正確性上就存在疑問了。

甚至如果細究下去的話,哪怕是現有的微粒說,其實也不太能支撐起光電現象的解析。

這相當于現有的物理大廈被挖了一處跟腳,雖然沒有完全坍塌,但已經出現了傾斜的現象。

想到這里。

法拉第抬頭看了眼夜空。

此時的夜空如同一片黑幕,只有零星的光點點綴其上。

1850年11月7日。

一位華夏人輕輕的出現在了劍橋大學。

他揮了揮衣袖,沒有引來一船星輝,而是喚來了一朵烏云。

波光里的電火花,在所有人的心頭蕩漾。

那榆蔭下的一潭,不是清泉,是氯化銀和氟硅酸的混合溶液。

夏蟲也為之沉默,因為現在是冬天。

沉默,是今晚的康橋。

而實際上。

徐云帶來的震撼,遠遠不止這么簡單......

畢竟作為給法拉第嚇出心絞痛的補償,為他圓個人生遺憾不過分吧?

至于小麥嘛。

對唔住了,我系穿越者.......

有同學反饋老法容易看成法老,我也被帶進去了...所以以后還是叫法拉第吧。

。樂文


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