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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,那么它一定具备肉眼无法观测的性质。

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。

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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,比起肉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------

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