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崔小粘

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第一百二十三章 微毫

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孔轩打了个响指,点了点头。

台下的学弟学妹们也恍然大悟。

“秦墨说对了,这个人就是托马斯·杨,我们今天所做的杨氏双缝干涉试验就是他当年逆转局势的实验!”

孔轩接着道:“托马斯·杨是个不折不扣的全能型天才,两岁认字,四岁通读拉丁语圣经,十四岁精通十种语言,长达1500年无人能解的古埃及象形文字,就是被他破译的。”

台下传来阵阵惊叹声。

“他用这个实验让波动派大获全胜,微粒派从此销声匿迹。”

“不久之后,麦克斯韦电动力学横空出世,他的电磁理论在数学上完美的令人难以置信,后来经过赫兹等人的整理,提炼出了一个极其优美的核心,也就是着名的麦克斯韦方程组。”

孔轩在黑板上又写下了几个我完全看不懂的方程。

“从此以后我们就知道了,光就是一种电磁波,不同的颜色其实就是不同的波长和频率而已,所谓的什么无线电波,红外线,可见光,紫外线,伦琴射线以及伽玛射线等等,通通都是同一种东西,唯一的区别就是频率不同而已,至此,波动派的人气达到了顶峰。”

“好景不长,有一个实验似乎并没有乖乖遵守麦克斯韦的理论。”

孔轩话锋一转。

“物理学家发现,如果你把一束光照射到金属板上,有时候会从它的表面打出电子来,原本束缚在金属表面原子里的电子,不知是什么原因,当暴露在一定光线之下的时候,就如同惊弓之鸟一般,纷纷往外逃蹿。”

“对于光与电之间存在的这种有趣现象,人们称为光电效应。”

“根据麦克斯韦电磁理论,既然光是电磁波,电子吸收电磁波的能量后动能增加,所以就从原子里跑了出来,这看起来似乎并没有问题。”

“但奇怪的是,电子如何往外跑,和光的强度一点关系都没有,而之和它的颜色也就是频率有关;比如,红色的光不管多亮无论你照多久都照不出一个电子来;如果用的是绿光,哪怕光线很弱,电子也能立即跑出来;而如果换成蓝光,电子不但能跑,而且跑出来后的速度还很快。”

我在大脑中快速想象着实验的样子,这是无数科学家惯用的思维实验,即在没有实验条件时,在脑海中进行模拟实验,听起来很厉害,其实每个人都可以做到。

“所以物理学家们集体懵了,因为在麦克斯韦的理论中,电磁波的能量只跟强度有关,和频率没关系,而且根据麦克斯韦的理论,一个电子被击出,如果是建立在能量吸收上的话,它应该是一个连续的过程,这能量可以累积。”

“那电子为什么不能逐渐的从光波中积累能量攒够了就跑呢?”

“神圣完美的麦克斯韦理论从此陷入了困境,无巧不成书,1905年,瑞士伯尔尼利专利局的一位26岁的小公务员,三等技师职称,留着乱蓬蓬头发的年轻人,他的目光在光电效应的这个问题上停留了一下,这个人是谁?”

这样的形容可以说是已经把答案贴在脑门上了。

大家异口同声,那个神出现了:“爱因斯坦!”

孔轩满意的点点头。

“和前面的牛顿奇迹年一样,1905年也叫爱因斯坦奇迹年,那一年内,爱因斯坦共发表了6篇物理学论文,其中四篇引发了人类关于时间,空间,能量,光以及物质的三大革命。”

“爱因斯坦从普朗克的量子假设出发。”

“你们未来会学到,普朗克提出黑体在吸收和发射能量时不是连续的,而是必须分成一小份一小份,这个基本单位被他称作量子,其大小则由普朗克常数来描述,但普朗克本人一直认为,这个量子化的假设太过于颠覆常识,它不可能具有实际物理意义,仅仅是一种数学上的假设。”

“爱因斯坦虽然只是简单看了一眼,但凭借着他敏锐的物理直觉发现事情并没有这么简单,结合光电效应的诡异之处,为什么提高光的频率就能打出更高能量的电子?普朗克不是说了吗,黑体发出的光的一份能量是E=hv,提高频率,不正是提高单个量子的能量么?而更高能量的量子,不正好能够打出更高能量的电子么?而提高光的强度,只是增加了量子的数量罢了,所以相应的结果,自然是打出更多数量的电子。”

我们若有所思的点着头。

“忽然之间,一切现象都变得顺理成章起来,爱因斯坦由此提出了光量子的概念,也就是我们现在所说的光子,每个光子的能量,等于它的频率乘以普朗克常数,他认为这些光量子是实际存在的,他赋予了普朗克公式实际的物理意义,并完美解释了光电效应中的所有现象,这也让爱因斯坦获得了他一生中唯一的一个诺贝尔奖。”

……

孔轩跟我肩并肩的走出实验楼,看我愁眉苦脸的,便笑着问我:“怎么了眉头皱的跟十万大山似的,没听懂啊?”

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