“抓住電磁場中的波?”

聽到徐雲這句話。

法拉第下意識便轉過頭,與好基友威廉·韋伯對視了一眼。

隨後兩位電磁學大佬同時想到了什麼。

只見他們將目光轉移,投放到了教室中那塊巨大的鍍鋅金屬板上。

與尋常的可見光不同。

電磁場中如果真的存在一種波,那麼它一定具備肉眼無法觀測的性質。

這是小孩子都懂的道理,畢竟如果能看到電磁波,法拉第等人早就注意到這東西了。

因此徐雲所說的‘抓住’,必然不可能是直接將電磁波具現在所有人面前,而是以某個現象或者反應為證據。

就像法拉第當初做的鐵屑實驗:

當時他在一張紙上撒上了一層極細的鐵屑,在紙下面放一塊磁鐵,然後輕輕地敲這張紙。

於是,受到震動的鐵屑沿著一條條磁線,從磁體的北極到南極整齊地排列了起來。

法拉第由此發現了磁力線這個概念。

因此不出意外的話......

徐雲這次的‘捕捉’,顯然也是以現象代替實物,這點肯定不會有意外。

只是會是什麼現象呢?

是物理反應?

還是說以現象代替不可見物?

而就在法拉第幾人思索之際,徐雲又開口道:

“法拉第教授,現在可以開始試驗了嗎?”

法拉第這才回過神,對一旁的阿爾伯特親王投去了一個詢問的目光。

這位英倫半島的無冕之王雖然在專業知識上有些匱乏,但畢竟是現場地位最高之人,試驗必須要徵得他的同意才能開始。

阿爾伯特親王朝法拉第微微頷首,對徐雲說道:

“請開始吧,羅峰同學。”

徐雲道了聲是,又用餘光輕輕瞥了眼阿爾伯特親王。

剛剛這短短的幾個單詞裡,阿爾伯特親王便停頓了足足兩次,停頓期間還伴隨著吞嚥動作。

很明顯。

最終導致阿爾伯特親王英年早逝的胃部以及食道痙攣,此時已經有了比較清晰的症狀。

阿爾伯特作為英國歷史上最有名的‘贅婿’,後世...尤其是後世英國的醫學家,對於他生前的病情可謂探究頗多。

可以確定的是。

阿爾伯特親王在生前患有腰部風溼、前列腺肥大、胃痙攣以及反流性食管炎。

其中最後的兩者,大機率就是導致阿爾伯特親王去世的罪魁禍首。

這年頭的英國可沒有奧美拉唑,反流性食管炎無論是在發作的痛感還是威脅性上都要遠高於後世。

但徐雲有些猶豫的是......

他不確定自己該不該出手。

因為阿爾伯特親王這人原本的歷史中,對華態度實在是太奇怪太奇怪了。

首先作為利益階層,阿爾伯特親王必然有享受到一鴉給英國帶來的紅利。

但作為英國的無冕之王,他本人卻從來沒有對華夏表達過任何的態度或者指示。

他從頭到尾都沒有在意東方的局勢,生前關注點主要在德國、在美洲、工業和經濟方面。

東方彷彿壓根不存在一樣,負責對華策略的歷來都是英國首相。

上輩子徐雲還託好友去幫忙收集過1840-1865年之間英國對華議案的掃描版,前後足足花了七百多塊錢,卻沒有發現哪怕一個是由阿爾伯特決定的議案。

且不說人品好壞,這從一個國家決策者的角度來看就完全不合理嘛——任何一個歐洲的階層,誰會在19世紀忽略華夏?

但阿爾伯特就偏偏這樣做了。

就像你有個股票軟件,一年給你幾千萬的分紅利息,但你對於這部分錢從來都不關心,甚至連開個手機看看昨天漲了多少的念頭都沒有。

這顯然是一種非常非常奇怪的行為。

後世的金陵大學甚至還為此開過一個課題,研究過阿爾伯特親王的對華態度,但最終也沒有一個準確的結論。

所以徐雲是真搞不懂這人到底是個啥性格。

要是格蘭特那種罪大惡極的洋槍隊隊長,或者林賽那種值得尊敬的國際友人,那處理起來反倒還容易很多。

想到這裡。

徐雲不由搖了搖頭,將這個念頭先拋到了腦後。

時間還長,慢慢觀察一下再說吧。

現在的當務之急,還是把實驗的事情給處理好,把法拉第的線給搭上。

隨後他走到了實驗發生器邊上,對湯姆遜道:

“湯姆遜先生,麻煩把房間的窗簾都拉下來吧。”

湯姆遜當即點了點頭,道:

“明白。”

刷啦啦——

片刻過後。

教室黑色的布簾盡數被放了下來。

加上教室本就處於偏僻的角落,因此屋內此時不說漆黑一片吧,至少可以算是‘暗室’的標準了。

徐雲又最後檢查了一番裝置,接著按下了裝置開關。

比起昨天的實驗,今天徐雲所準備的發生器在規格上要更加精細一些:

銅球依舊不變,不過連線銅球的銅棒長度統一恆定在了12英寸,正方形鋅板的邊長則是16英寸。

很快。

滋滋滋——

隨著電壓的升高,火花再次出現了。

咻——

緊接著。

隨著光線的反射,接收器上也同時出現了火花。

見此情形。

法拉第等人又彼此對視了一眼,瞳孔中閃過一絲疑惑。

現象依舊令人震撼,但似乎......

與昨天的沒什麼差別?

不過很快。

法拉第的注意力便被徐雲手中的某個東西吸引了:

那是一個類似手電筒大小的玻璃管,內中放著一些黑色的粉末,看起來有些像是芝麻粉。

玻璃管外則有一根導線,導線兩端與玻璃管的兩頭對應連線,形成了一個迴路,其中一端還掛著一臺電壓表。

法拉第見狀不由站起身,走到徐雲身邊,指著玻璃管道:

“羅峰同學,這是什麼東西?”

徐雲看了他一眼,揚了揚玻璃管,笑著解釋道:

“這是一個金屬屑檢波器。”

“金屬屑檢波器?”

法拉第重複了幾遍這個詞,忽然想到了什麼。

只見他猛然抬起頭,目光看向了那塊固定在牆上的巨大鍍鋅金屬板。

過了一會兒。

他面帶感慨的看向徐雲,瞭然道:

“原來如此....我明白了,是駐波,肥魚先生他利用了駐波,對嗎?”

徐雲笑著點了點頭。

眾所周知。

光電效應作為物理學史上一個閃耀無比的節點,它在理論上的衍生方向多如牛毛,但在概念意義上其實主要只有兩點。

首先便是反駁了光的波動說——它給波動說的大動脈上狠狠的來了三刀。

第一刀就是截止頻率。

也就是對於某種金屬材料,只有當入射光的頻率大於某一頻率v0時,電子才能從金屬表面逸出形成光電流。

這一頻率v0稱為截止頻率,也稱紅限頻率,極限頻率。

如果入射光的頻率v小於截止頻率v0,那麼無論入射光的光強多大,都不能產生光電效應。

而按照波動光學的觀點。

無論頻率是多少,只要光強大,時間長,電子就能獲得足夠的動能脫離陰極。

第二刀是不能解釋為什麼存在截止電壓,且只隨頻率變化:

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,只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。

他只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“初級線圈電磁振盪,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面之間。

一個空間有三組對立的平行牆面,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,所以只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谷,檢波器在波峰和波谷的時候火焰最亮,在波峰與波谷之間的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,鐵屑是鬆散分佈的。

整個檢波器就相當於斷路,電錶就不會顯示電流。

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,啟用電壓表。

越靠近波峰或者波谷,鐵屑凝聚的就越多,電錶上的數值也會越大。

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奈米尺度的裝置,思路才是最重要的。

【鑑於大環境如此,本站可能隨時關閉,請大家儘快移步至永久運營的換源App,huanyuanapp.org 】

像徐雲當年在學校裡的時候,有個實驗需要模擬蛛絲的震盪,但一時間又找不到震盪週期合適的裝置。

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週期資料。

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,其實用剃鬚刀也是差不多的......

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看來就是波峰和波谷的位置。”

“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。

更別提按照徐雲的說法。

這還只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,只是定義上還是比較靠近‘週期’而已。

徐雲設計的這個發生器相當與一個震盪偶極子,在發生期間會激起高頻的震盪,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盪圖。(我再試試能不能放到本章說,現在本章說的稽核有點無語)

知道匝數和功率,週期計算起來也就很簡單了。

因此很快。

波長與震盪週期兩個數值,同時擺到了法拉第等人的面前。

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盪頻率相同,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。

數學不算很好的他面對眼下這種計算量,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慾甚至堪比小牛來著。

只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?!”

..........

------題外話------

很久沒求月票了,能來電月票嗎,月末沒雙倍啊啊啊啊!!!

章節目錄

推薦閱讀
相鄰推薦