第二刀是不能解釋為什麼存在截止電壓,且隻隨頻率變化:
按照波動光學的觀點,脫離陰極的電子的動能,應該正比於正比於光強和照射時間。
因此電子動能上限應隨著光強和照射時間而變化,也就是截止電壓會隨著光強變化。
第三刀則是瞬時性的問題——即使光很弱,光電效應的反應時間還是很快,而且不隨光強變化。
按照波動光學的觀點。
在特定截止電壓下,產生光電效應的時間應該與光強成反比。
但事實上在光電效應中無論何光強,隻要滿足截止頻率和截止電壓的要求,光電效應的產生時間都在10e-14s量級。
不過還是那句話。
1850年的科學界對於微觀領域的認知還是太狹窄了,因此徐雲並不準備在此時把整個光電效應的真相解釋清楚。
沒人知道答案,才能叫做烏雲嘛。
他隻是一個普通的搬運工,做了一點微小的工作而已,解答的事兒還是另請高明吧。
而除了反殺波動說之外。
光電效應的另一個概念級意義,就是驗證了電磁波的存在。
要知道。
如果單看光電效應現象本身,其實是不足以支撐電磁波...或者說“初級線圈電磁振蕩,次級線圈受到感應”這個結論的。
那麼赫茲是怎麼實錘驗證電磁波的呢?
答案就是駐波法。
簡單的說,駐波駐波,就是賴著不走的波。
賴在那裡不走呢?
當然是賴在兩個對立的平行牆麵之間。
一個空間有三組對立的平行牆麵,也就是你的前後、左右和上下。
它的實質就是空間的共振現象,綜合方程為y=y1+y2=2Acos2π(x/λ)cos2π(t/T)。
從這個方程不難看出。
駐波的節距等於n倍的半波長,所以隻要知道節距就能計算出原本的波長。
那麼這樣一來,驗證電磁波的問題便可以歸結到另一個新環節了:
怎麼確定節距?
在1887年,赫茲用一個精妙的設計給出了答案:
他先是同樣安排了一間密室,隨後設計出了一個由電波環原理組成的檢波器,用檢波器來對駐波進行了檢測。
這個檢波器不會顯示數字,但可以根據不同的情形發出火花:
波這玩意有波峰和波穀,檢波器在波峰和波穀的時候火焰最亮,在波峰與波穀之間的0值時沒有火焰。
由此測算自己所站的位置,就可以得出駐波的節距。
當然了。
赫茲的檢波器比較原始,靈敏度很低,所以徐雲這次在檢波器上進行了一些改造:
他製作了一個鐵屑檢波器。
在光電效應沒有發生的時候,鐵屑是鬆散分布的。
整個檢波器就相當於斷路,電表就不會顯示電流。
而一旦檢測到電磁波。
鐵屑就會活動起來,聚集成一團,起到導體的作用,激活電壓表。
越靠近波峰或者波穀,鐵屑凝聚的就越多,電表上的數值也會越大。
這樣一來,比起肉眼觀測無疑是要清晰且精確的多了。
某種意義上來說。
這也是物理這門學科最為吸引人的地方。
有些時候你並不需要什麼精確到飛米納米尺度的設備,思路才是最重要的。
像徐雲當年在學校裡的時候,有個實驗需要模擬蛛絲的震蕩,但一時間又找不到震蕩周期合適的設備。
結果有個女漢子當場掏出了按X棒和護X寶,隔著海綿墊完美模擬出了需要的周期數據。
那事兒一度成為了科大的傳說,後來徐雲他們同學會的時候都還提起過。
當然了。
徐雲他們一直有件事沒和那個妹子說清楚——後來大家想了想,其實用剃須刀也是差不多的......
咳咳,言歸正傳。
思路已經明晰,剩下的就很簡單了。
徐雲讓發生器保持啟動狀態,將威廉·惠威爾準備好的幾個檢波器分法給了眾人,對駐波展開了檢測。
“這裡電壓表為0,是個零值點!”
“1.7V....還有比我更大的嗎?”
“......應該沒有了,1.7看來就是波峰和波穀的位置。”
“1.5...1.6....1.7,找到了,我這裡是個峰值區域!”
一眾大佬的聲音在屋內此起彼伏,很快,幾個駐波的節距就被檢測了出來。
“0.26米.....”
看著統計對照後的數值,法拉第摸了摸下巴:
“駐波相消的兩點間距離是是半波長,也就是nλ/2,那麼如此計算,電磁波的波長就是......”
“6.5×10^-7m?”
徐雲點了點頭。
光電效應的主要譜線其實有兩條,一是6.5×10-7m,另一條則是4.8×10-7m。
這些尺度在經過駐波的放大後,很輕鬆就能在宏觀世界中測量出來。
換而言之......
徐雲真的‘捕捉’到了電磁波!
看著紙上的數值,又看了眼手中的檢波器。
法拉第在震撼歎服的同時,心中也不由有些唏噓頹廢:
雖然早已知道無法與肥魚先生相比,但他無論如何也沒料到,自己與肥魚先生的差距竟然會如此之大......
這個肥魚先生隨手設計的實驗,恐怕就足夠現場眾人回味一生了。
更彆提按照徐雲的說法。
這還隻是肥魚先生設計出的實驗之一呢。
不愧是能和牛頓爵士並列的人物啊......
總而言之。
事情到了這一步,接下來的事情就很簡單了。
這年頭赫茲還沒有提出頻率單位...也就是赫茲的概念。
但頻譜這玩意兒早在小牛時期就被發明出來了,隻是定義上還是比較靠近‘周期’而已。
徐雲設計的這個發生器相當與一個震蕩偶極子,在發生期間會激起高頻的震蕩,感應線圈則會以每秒10-100的頻率進行充電,產生的是一種阻尼震蕩圖。(我再試試能不能放到本章說,現在本章說的審核有點無語)
知道匝數和功率,周期計算起來也就很簡單了。
因此很快。
波長與震蕩周期兩個數值,同時擺到了法拉第等人的麵前。
法拉第凝視數值許久,最後拿起筆,開始了計算。
電磁波的頻率和波源振蕩頻率相同,波長則和介質的折射率有關。
空氣中的折射率雖然和真空不太一樣,但對於1850年的眾人來說,這個誤差基本上可以忽略。
唰唰唰——
法拉第的筆尖沉穩而迅速的在紙上劃過。
數學不算很好的他麵對眼下這種計算量,多多少少都會有些感到吃力。
幾分鐘後。
法拉第終於算好了最後一位數字。
就在他準備輕舒一口氣之際,眉頭下意識的又是一皺。
不知為何。
他總覺得紙上的這個數字,似乎有些熟悉?
眼見法拉第的表情有些遲疑,一旁的小麥有些忍不住了,這位對於知識的求知欲甚至堪比小牛來著。
隻見他虎頭虎腦的湊上前看了幾眼,忽然輕咦一聲:
“2.97969X10^8m/s,這不是.......”
“光速嗎?!”
..........