第二百五十九章 见证奇迹吧！（下）
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“抓住电磁场中的波？” 听到徐云这句话。 法拉第下意识便转过头，与好基友威廉·韦伯对视了一眼。 随后两位电磁学大佬同时想到了什么。 只见他们将目光转移，投放到了教室中那块巨大的镀锌金属板上。 与寻常的可见光不同。 电磁场中如果真的存在一种波，那么它一定具备rou眼无法观测的性质。 这是小孩子都懂的道理，毕竟如果能看到电磁波，法拉第等人早就注意到这东西了。 因此徐云所说的‘抓住’，必然不可能是直接将电磁波具现在所有人面前，而是以某个现象或者反应为证据。 就像法拉第当初做的铁屑实验： 当时他在一张纸上撒上了一层极细的铁屑，在纸下面放一块磁铁，然后轻轻地敲这张纸。 于是，受到震动的铁屑沿着一条条磁线，从磁体的北极到南极整齐地排列了起来。 法拉第由此发现了磁力线这个概念。 因此不出意外的话...... 徐云这次的‘捕捉’，显然也是以现象代替实物，这点肯定不会有意外。 只是会是什么现象呢？ 是物理反应？ 还是说以现象代替不可见物？ 而就在法拉第几人思索之际，徐云又开口道： “法拉第教授，现在可以开始试验了吗？” 法拉第这才回过神，对一旁的阿尔伯特亲王投去了一个询问的目光。 这位英伦半岛的无冕之王虽然在专业知识上有些匮乏，但毕竟是现场地位最高之人，试验必须要征得他的同意才能开始。 阿尔伯特亲王朝法拉第微微颔首，对徐云说道： “请开始吧，罗峰同学。” 徐云道了声是，又用余光轻轻瞥了眼阿尔伯特亲王。 刚刚这短短的几个单词里，阿尔伯特亲王便停顿了足足两次，停顿期间还伴随着吞咽动作。 很明显。 最终导致阿尔伯特亲王英年早逝的胃部以及食道痉挛，此时已经有了比较清晰的症状。 阿尔伯特作为英国历史上最有名的‘赘婿’，后世...尤其是后世英国的医学家，对于他生前的病情可谓探究颇多。 可以确定的是。 阿尔伯特亲王在生前患有腰部风湿、前列腺肥大、胃痉挛以及反流性食管炎。 其中最后的两者，大概率就是导致阿尔伯特亲王去世的罪魁祸首。 这年头的英国可没有奥美拉唑，反流性食管炎无论是在发作的痛感还是威胁性上都要远高于后世。 但徐云有些犹豫的是...... 他不确定自己该不该出手。 因为阿尔伯特亲王这人原本的历史中，对华态度实在是太奇怪太奇怪了。 首先作为利益阶层，阿尔伯特亲王必然有享受到一鸦给英国带来的红利。 但作为英国的无冕之王，他本人却从来没有对华夏表达过任何的态度或者指示。 他从头到尾都没有在意东方的局势，生前关注点主要在德国、在美洲、工业和经济方面。 东方仿佛压根不存在一样，负责对华策略的历来都是英国首相。 上辈子徐云还托好友去帮忙收集过1840-1865年之间英国对华议案的扫描版，前后足足花了七百多块钱，却没有发现哪怕一个是由阿尔伯特决定的议案。 且不说人品好坏，这从一个国家决策者的角度来看就完全不合理嘛——任何一个欧洲的阶层，谁会在19世纪忽略华夏？ 但阿尔伯特就偏偏这样做了。 就像你有个股票软件，一年给你几千万的分红利息，但你对于这部分钱从来都不关心，甚至连开个手机看看昨天涨了多少的念头都没有。 这显然是一种非常非常奇怪的行为。 后世的金陵大学甚至还为此开过一个课题，研究过阿尔伯特亲王的对华态度，但最终也没有一个准确的结论。 所以徐云是真搞不懂这人到底是个啥性格。 要是格兰特那种罪大恶极的洋枪队队长，或者林赛那种值得尊敬的国际友人，那处理起来反倒还容易很多。 想到这里。 徐云不由摇了摇头，将这个念头先抛到了脑后。 时间还长，慢慢观察一下再说吧。 现在的当务之急，还是把实验的事情给处理好，把法拉第的线给搭上。 随后他走到了实验发生器边上，对汤姆逊道： “汤姆逊先生，麻烦把房间的窗帘都拉下来吧。” 汤姆逊当即点了点头，道： “明白。” 刷啦啦—— 片刻过后。 教室黑色的布帘尽数被放了下来。 加上教室本就处于偏僻的角落，因此屋内此时不说漆黑一片吧，至少可以算是‘暗室’的标准了。 徐云又最后检查了一番设备，接着按下了设备开关。 比起昨天的实验，今天徐云所准备的发生器在规格上要更加精细一些： 铜球依旧不变，不过连接铜球的铜棒长度统一恒定在了12英寸，正方形锌板的边长则是16英寸。 很快。 滋滋滋—— 随着电压的升高，火花再次出现了。 咻—— 紧接着。 随着光线的反射，接收器上也同时出现了火花。 见此情形。 法拉第等人又彼此对视了一眼，瞳孔中闪过一丝疑惑。 现象依旧令人震撼，但似乎...... 与昨天的没什么差别？ 不过很快。 法拉第的注意力便被徐云手中的某个东西吸引了： 那是一个类似手电筒大小的玻璃管，内中放着一些黑色的粉末，看起来有些像是芝麻粉。 玻璃管外则有一根导线，导线两端与玻璃管的两头对应连接，形成了一个回路，其中一端还挂着一台电压表。 法拉第见状不由站起身，走到徐云身边，指着玻璃管道： “罗峰同学，这是什么东西？” 徐云看了他一眼，扬了扬玻璃管，笑着解释道： “这是一个金属屑检波器。” “金属屑检波器？” 法拉第重复了几遍这个词，忽然想到了什么。 只见他猛然抬起头，目光看向了那块固定在墙上的巨大镀锌金属板。 过了一会儿。 他面带感慨的看向徐云，了然道： “原来如此....我明白了，是驻波，肥鱼先生他利用了驻波，对吗？” 徐云笑着点了点头。 众所周知。 光电效应作为物理学史上一个闪耀无比的节点，它在理论上的衍生方向多如牛毛，但在概念意义上其实主要只有两点。 首先便是反驳了光的波动说——它给波动说的大动脉上狠狠的来了三刀。 第一刀就是截止频率。 也就是对于某种金属材料，只有当入射光的频率大于某一频率v0时，电子才能从金属表面逸出形成光电流。 这一频率v0称为截止频率，也称红限频率，极限频率。 如果入射光的频率v小于截止频率v0，那么无论入射光的光强多大，都不能产生光电效应。 而按照波动光学的观点。 无论频率是多少，只要光强大，时间长，电子就能获得足够的动能脱离阴极。 第二刀是不能解释为什么存在截止电压，且只随频率变化： 按照波动光学的观点，脱离阴极的电子的动能，应该正比于正比于光强和照射时间。 因此电子动能上限应随着光强和照射时间而变化，也就是截止电压会随着光强变化。 第三刀则是瞬时性的问题——即使光很弱，光电效应的反应时间还是很快，而且不随光强变化。 按照波动光学的观点。 在特定截止电压下，产生光电效应的时间应该与光强成反比。 但事实上在光电效应中无论何光强，只要满足截止频率和截止电压的要求，光电效应的产生时间都在10e-14s量级。 不过还是那句话。 1850年的科学界对于微观领域的认知还是太狭窄了，因此徐云并不准备在此时把整个光电效应的真相解释清楚。 没人知道答案，才能叫做乌云嘛。 他只是一个普通的搬运工，做了一点微小的工作而已，解答的事儿还是另请高明吧。 而除了反杀波动说之外。 光电效应的另一个概念级意义，就是验证了电磁波的存在。 要知道。 如果单看光电效应现象本身，其实是不足以支撑电磁波...或者说“初级线圈电磁振荡，次级线圈受到感应”这个结论的。 那么赫兹是怎么实锤验证电磁波的呢？ 答案就是驻波法。 简单的说，驻波驻波，就是赖着不走的波。 赖在那里不走呢？ 当然是赖在两个对立的平行墙面之间。 一个空间有三组对立的平行墙面，也就是你的前后、左右和上下。 它的实质就是空间的共振现象，综合方程为y=y1 y2=2acos2π(x/λ)cos2π(t/t)。 从这个方程不难看出。 驻波的节距等于n倍的半波长，所以只要知道节距就能计算出原本的波长。 那么这样一来，验证电磁波的问题便可以归结到另一个新环节了： 怎么确定节距？ 在1887年，赫兹用一个精妙的设计给出了答案： 他先是同样安排了一间密室，随后设计出了一个由电波环原理组成的检波器，用检波器来对驻波进行了检测。 这个检波器不会显示数字，但可以根据不同的情形发出火花： 波这玩意有波峰和波谷，检波器在波峰和波谷的时候火焰最亮，在波峰与波谷之间的0值时没有火焰。 由此测算自己所站的位置，就可以得出驻波的节距。 当然了。 赫兹的检波器比较原始，灵敏度很低，所以徐云这次在检波器上进行了一些改造： 他制作了一个铁屑检波器。 在光电效应没有发生的时候，铁屑是松散分布的。 整个检波器就相当于断路，电表就不会显示电流。 而一旦检测到电磁波。 铁屑就会活动起来，聚集成一团，起到导体的作用，激活电压表。 越靠近波峰或者波谷，铁屑凝聚的就越多，电表上的数值也会越大。 这样一来，比起rou眼观测无疑是要清晰且精确的多了。 某种意义上来说。 这也是物理这门学科最为吸引人的地方。 有些时候你并不需要什么精确到飞米纳米尺度的设备，思路才是最重要的。 像徐云当年在学校里的时候，有个实验需要模拟蛛丝的震荡，但一时间又找不到震荡周期合适的设备。 结果有个女汉子当场掏出了按x棒和护x宝，隔着海绵垫完美模拟出了需要的周期数据。 那事儿一度成为了科大的传说，后来徐云他们同学会的时候都还提起过。 当然了。 徐云他们一直有件事没和那个妹子说清楚——后来大家想了想，其实用剃须刀也是差不多的...... 咳咳，言归正传。 思路已经明晰，剩下的就很简单了。 徐云让发生器保持启动状态，将威廉·惠威尔准备好的几个检波器分法给了众人，对驻波展开了检测。 “这里电压表为0，是个零值点！” “1.7v....还有比我更大的吗？” “......应该没有了，1.7看来就是波峰和波谷的位置。” “1.5...1.6....1.7，找到了，我这里是个峰值区域！” 一众大佬的声音在屋内此起彼伏，很快，几个驻波的节距就被检测了出来。 “0.26米.....” 看着统计对照后的数值，法拉第摸了摸下巴： “驻波相消的两点间距离是是半波长，也就是nλ/2，那么如此计算，电磁波的波长就是......” “6.5×10^-7m？” 徐云点了点头。 光电效应的主要谱线其实有两条，一是6.5×10-7m，另一条则是4.8×10-7m。 这些尺度在经过驻波的放大后，很轻松就能在宏观世界中测量出来。 换而言之...... 徐云真的‘捕捉’到了电磁波！ 看着纸上的数值，又看了眼手中的检波器。 法拉第在震撼叹服的同时，心中也不由有些唏嘘颓废： 虽然早已知道无法与肥鱼先生相比，但他无论如何也没料到，自己与肥鱼先生的差距竟然会如此之大...... 这个肥鱼先生随手设计的实验，恐怕就足够现场众人回味一生了。 更别提按照徐云的说法。 这还只是肥鱼先生设计出的实验之一呢。 不愧是能和牛顿爵士并列的人物啊...... 总而言之。 事情到了这一步，接下来的事情就很简单了。 这年头赫兹还没有提出频率单位...也就是赫兹的概念。 但频谱这玩意儿早在小牛时期就被发明出来了，只是定义上还是比较靠近‘周期’而已。 徐云设计的这个发生器相当与一个震荡偶极子，在发生期间会激起高频的震荡，感应线圈则会以每秒10-100的频率进行充电，产生的是一种阻尼震荡图。（我再试试能不能放到本章说，现在本章说的审核有点无语） 知道匝数和功率，周期计算起来也就很简单了。 因此很快。 波长与震荡周期两个数值，同时摆到了法拉第等人的面前。 法拉第凝视数值许久，最后拿起笔，开始了计算。 电磁波的频率和波源振荡频率相同，波长则和介质的折射率有关。 空气中的折射率虽然和真空不太一样，但对于1850年的众人来说，这个误差基本上可以忽略。 唰唰唰—— 法拉第的笔尖沉稳而迅速的在纸上划过。 数学不算很好的他面对眼下这种计算量，多多少少都会有些感到吃力。 几分钟后。 法拉第终于算好了最后一位数字。 就在他准备轻舒一口气之际，眉头下意识的又是一皱。 不知为何。 他总觉得纸上的这个数字，似乎有些熟悉？ 眼见法拉第的表情有些迟疑，一旁的小麦有些忍不住了，这位对于知识的求知欲甚至堪比小牛来着。 只见他虎头虎脑的凑上前看了几眼，忽然轻咦一声： “2.97969x10^8m/s，这不是.......” “光速吗？！” .......... －－－－－－题外话－－－－－－ 很久没求月票了，能来电月票吗，月末没双倍啊啊啊啊！！！