第二百五十五章 人在康橋，揮了揮衣袖，招來一朵烏雲（下）

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“？”

看著一臉神秘兮兮的徐雲。

法拉第下意識的便朝他的手上看去。

只見此時此刻。

徐雲攤平的掌心處，赫然放著一枚透明晶體。

這枚晶體約莫有綠箭金屬盒裝薄荷糖大小，透光性很高。

此時這枚晶體已經被打磨成了長方形的模樣，兩頭尖中間均勻，外觀有些類似肛塞。

法拉第伸手摸了摸它幾下，體悟了一番磨砂感，判斷道：

“這是......水晶？”

徐雲搖了搖頭，十個人有九個看到這玩意兒會誤認成水晶，解釋道：

“法拉第先生，這是我託威廉·惠威爾院長準備的材料，叫做非線性光學晶體。

一秒記住

“它可以用於輔助光線的變頻，我們一共準備了七塊，具體的作用您很快就能知道了。”

非線性光學晶體。

這是後世光學實驗室中非常常見的一種裝置。

它的用途和光柵類似，可以對光線進行倍頻、和頻、差頻之類的變頻操作。

不過後世的非線性光學晶體大多是人工設計合成的，發展過程和鐳射有著巨大的關聯。

例如三硼酸鋰晶體、三硼酸鋰銫晶體等等。

1850年的科技水平還遠遠沒達到那種技術層級，因此徐雲選擇的是由天然晶體進行加工，方法比較原始。

好在劍橋大學作為這個時代世界最頂尖的大學之一，校內在晶體原石方面多少有些儲備。

幾個小時忙活下來。

實驗室的工具人們還是趕工出了幾枚磷酸二氫鉀晶體。

不過再原始的非線性光學晶體，在變頻方面的效果也還是要比三稜鏡優秀上不少，對得起它的難度。

至於非線性光學晶體的作用嘛.......

自然就是為了接下來的表演了。

隨後徐雲將這枚非線性光學晶體交給老湯，讓他按照自己的要求去放置除錯。

自己則思索片刻，對法拉第道：

“法拉第先生，您是半導體方面的專家，所以應該知道，電荷脫離金屬板的速度與電壓強度是呈現正相關的，對吧？”

徐雲的這番話在後世看來可能存在一些表述上的問題，但在電子還未被發現的1850年，這個描述反而很好令人理解。

只見法拉第點了點頭，肯定道：

“沒錯。”

他在1833年研究究氯晶籠化合物的時候曾經發現過這個現象，並且用電錶測試過相關結果。

後來另一位JJ湯姆遜能發現電子，和拉法第的研究手稿也有一定關聯。

當然了。

如果再往前追溯，那得一直上拉到庫倫那輩，此處便不多贅述了。

徐雲進一步問道：

“也就是電壓越大，電荷脫離的速度越快，對嗎？”

“沒錯。”

徐雲見說打了個響指，預防針已經差不多到位了：

“那麼法拉第教授，您覺得光電效應中接收器上出現的火花，和什麼條件有關聯呢？”

“接收器上的火花？”

法拉第微微一愣，稍加思索，一句話便脫口而出：

“當然是光的強度了。”

徐雲嘴角微微翹了起來，追問道：

“所以和光的頻率沒有關係，是嗎？”

法拉第這次的語氣更加堅定了，很果斷的搖了搖頭，說道：

“當然不會有關係，頻率怎麼可能影響到火花的生成？”

周圍包括斯托克斯在內，圍觀的教授也紛紛表示了贊同：

“當然是和光強有關係。”

“頻率？那種東西怎麼會和火花掛上鉤？”

“毫無疑問，必然是光強，也就是振幅引起的火花。”

“所以有沒有人要看我老婆的泳衣啊.......”

在法拉第和那些教授看來。

雖然他們還不清楚為什麼發生器上有光發出，接收器就會有同步的火花出現。

但很明顯。

接收器上火花的出現條件，一定和光的強度有關係。

也就是光的強度越大，火花就會越強。

因為經典理論裡面的波是一種均勻分佈的能量狀態，而電荷（電子）是被束縛在物體內部的東西。

想要把它打出來，需要給單個電荷足夠的能量。（後面一律用電荷來代替電子，因為1850年的認知只有電荷）

按照波動說的理論來分析。

光波會把能量均勻分佈在很多電荷上面，也就是電荷持續接受波的能量然後一起跳出來。

等到了1895年左右。

科學界還對於這塊會加入平面波函式，以及週期勢場中的Bloch函式嘗試解釋。

甚至在徐雲來的2022年。

有些另闢蹊徑的學者，還在光子和電子的散射過程中引入了波恩-奧本海默近似：

他們在實際計算中取近似的前兩項，最後透過末態電子波函式，從而得到光電效應。

然而絲毫不解釋整個過程要用機率幅來描述的原因，也是挺神奇的。

上輩子徐雲在和某期刊擔任外審編輯的朋友吃飯時還聽說，有些持有以上觀念的民科被逼急了，甚曾經說出“只要你運氣好就能成功”這種話......

總而言之。

在法拉第等人的固有觀念裡。

接收器上火花能否出現，一定和光強呈現正相關，和頻率扯不上半個便士的關係。

徐雲對此也沒過多解釋，而是等待著老湯將非線性光學晶體除錯完畢。

十分鐘後。

老湯朝徐雲打了個手勢，說道：

“羅峰，晶體已經照你的要求固定好了。”

徐雲朝他道了聲謝，招呼法拉第等人來到了裝置獨立。

此時的非線性光學晶體已經被架在了反射鋅板的折射點上，並且隨時可以根據需要進行轉動。

徐雲先是走到固定光學晶體的一側，根據上頭標註的記號進行起了微調校對，確定光線能順利被折射到接收器上。

一分多鐘後。

徐雲站起身，朝法拉第道：

“法拉第教授，現在晶體已經除錯完畢，線路方面一切正常。”

“接下來你們看到的折射光，將會是波長在590到625X10-9次方米的橙光。”

光的波長早在1807年就由托馬斯·楊計算出了具體資料，只是由於奈米這個單位還要等到1959年，才會由查德·費恩曼提出。

因此此時光的波長的計量描述，還是用十的負幾次方米來表示。

另外但凡是物理老師沒被氣死的同學應該都知道。

光的波長越短，頻率就越高。

紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。

以上從左到右波長逐漸降低，頻率依次升高。

拉法第雖然仍舊搞不清徐云為什麼執著於光頻，但還是配合著點了點頭：

“我記住了，你繼續吧，羅峰同學。”

徐雲見說重新走到了發射器邊，按下了啟動鍵。

咻——

電壓再次從零開始升高。

1伏特....

100伏特....

300伏特.....

1000伏特.....

然而令法拉第等人意外的是。

當電壓上升到第一次的兩萬伏特時，發生器上例行出現了電火花，但接收器上卻是.....

毫無動靜。

很快，電壓再次升高。

2.2萬伏特......

2.3萬伏特......

眾所周知。

光的強度和功率有關，在電阻不變的情況下，功率又和電壓有關。

也就是p=u·u/R，電壓越高，功率就越高。

然而當發生器的電壓增幅到2.8萬伏特的時候，接收器上依舊沒有任何火化出現。

看著表情逐漸開始凝重的法拉第等人，徐雲又朝小麥招了招手。

很快。

小麥拿著一個凸透鏡走了上來。

化身過迪迦的朋友應該都知道。

在正常情況下，增加光強的原理基本上只有三種：

減小光束立體角，減小光斑尺寸，或者提高光的能量。

其中凸透鏡，便是第一種原理的衍伸應用。

也就是透過折射將光線匯聚的更細，從散亂凝聚成一團，從而達到增加光強的效果。

隨後徐雲從小麥手中接過禿頭境，架在一個類似後世直播支架的裝置上，移動到了反射板前。

在凸透鏡的聚光效果下。

發生器上的電火花濺躍出的光線被匯聚成了一小條，量級再次得到了一輪強效的提升。

如果折算成單純的功率，此時濺躍出的光線量級大約等同與五萬伏特左右的電壓效果。

然而......

反射板上依舊如同鮮為人同學做大學物理題一樣，其上空無一物。

見此情形。

原本認為不會再出意外的拉法第不由有些站不住了。

只見他快步走到反射板邊，想要檢查是不是光學晶體將光線折射到了其他方位。

然而無論他怎麼校正晶體，接收器上依舊是沒有任何電火花出現。

可是.....

這怎麼可能呢？

6了不下三十次，再怎麼非酋.....

額，等等？

法拉第忽然想到了什麼，目光隱隱的瞥向了人群中的塔圖姆·奧斯汀。

難道是這位嚷嚷著要種西瓜和棉花的黑人同學的緣故？

沒記錯的話。

這位黑人同學來自莫三比克，是部落的下一任酋長，因此才能受到良好的基礎教育......

而就在法拉第心思泛動之際。

一旁的徐雲估摸著火候差不多了，便讓小麥撤去凸透鏡。

關閉電源，重新除錯起了光學晶體。

這一次他選擇的目標，是另一枚走離角為40°左右的天然級聯晶體。

至於自準性反正笨蛋讀者們也不知道是啥...咳咳，由於比較難測同時加之時間有限，所以徐雲也就沒去深入計算。

反正在這種實驗條件下，自準效能在80%以上就行了。

總之這枚晶體可以反射的是藍光，也就是波長在440—485奈米之間的光線。

除錯完畢後。

徐雲再次返回發生器邊上，按下了開關。

電壓依舊是從零上升。

過了小半分鐘。

啪！

發生器上例行出現了一道電火花，而令法拉第等人呼吸停滯的是......

接收器上居然也跟著出現了一道火花！

作為當世頂尖的物理學家，法拉第等人怎能意識不到這代表著什麼？！

然而這還沒完。

只見徐雲再次一招手，小麥哼哧哼哧的便拿著幾枚偏振片走了上來，交到了徐雲手裡。

顛了顛掌心的偏振片，徐雲的表情略微有些微妙。

說起偏振片的用途，想必很多同學都不陌生。

它允許透過某一電向量振動方向的光，同時吸收與其垂直振動的光，即具有二向色性。

也就是dλ/λ=cosθdn/n。

其中n是有梯度變化的折射率，源於不同介質間流場速度會發生梯度變化，n=1/√(1-u2/c2)。

說人話就是在自然光透過偏振片後，透射光基本上成為平面偏振光，光強減弱1/2。

按照歷史軌跡。

後世實驗室中常用的偏振片要到1908年，才會由海對面的蘭德製作出來。

但在這個副本中，由於波動說沒有像原本時間線中那樣被長期打壓，甚至還反超了微粒說一頭。

因此與波動說有關的許多小裝置，都提前了許多時間問世。

根據徐雲在《1650-1830：科學史躍遷兩百年》中瞭解到的資訊。

42年前，也就是1808年。

在馬呂斯驗證了光的偏振現象後沒多久，偏振片就首次誕生了。

雖然此時的偏振片遠遠沒有後世那麼精細，但在還未涉及到微觀世界的19世紀早期，還是能支撐起絕大多數實驗要求的。

一直以來，它都是被用於支援光的的波動說——因為只有橫波才會發生偏振嘛。

但今時今日。

這個小東西在自己的手中，又將成為證明微粒說的工具之一.......

世間萬物，有些時候就是這麼神奇。

徐雲這次準備的是由三個偏振片組合成的混合系統，第一塊與第三塊偏振化方向互相垂直，第一塊與第二款偏振化方向互相平行。

同時第二塊偏振片以恆定的角速度w，繞光傳播方向旋轉。

自然光透過偏振片P1之後形成偏振光，光強為I1=I/2。

同時根據馬呂斯定律，透過P3的光強為I3=Θ。

由於P與P3的偏振化方向垂直。

所以P與P2的偏振化方向的夾角為Φ=π/2-Θ，?I=I(1-cos4wt)/16。

再根據馬呂斯定律。

I=Φ=I3sin2Θ=I(cos2Θsin2Θ)2

所以透過P3的光強為=?I(sin22Θ)/8?=I(1–cos4Θ）/16。

cos4Θ=-1時，透過系統的光強最大。

這個系統省去了徐雲手動降低光強的麻煩，計算過程很簡單，也非常好理解。

接著徐雲將偏振片系統放到鋅板前，深吸一口氣，退回了原位。

很快。

在偏振組合的作用下。

發生器濺躍出來的光線強度得到了削減，週期最低甚至達到了1/16。

但令法拉第等人啞口無言的是......

無論偏振組合旋轉到什麼地步，哪怕光強被縮小了十餘倍不止，接收器上依舊有電火花出現！

啪啪啪。

看著面前躍動的電光，法拉第忽然臉色一白，嘴中斯哈一聲，一把捂住胸口，大口的開始喘起了氣。

一旁的斯托克斯最先發現了他的異常，連忙扶住他的肩膀，額頭瞬間佈滿了細密的汗珠，喊道：

“法拉第先生，您沒事吧？校醫呢？校醫在哪裡？”

見此情形。

發生器邊上的徐雲也是心頭一顫，一步竄到了法拉第面前：

“法拉第先生！法拉第先生！”

直到此時，徐雲才回想起了被自己忽略的一件事：

法拉第有很嚴重的冠心病。

1867年8月25日他在書房中看書時逝世，後世非常主流的一種看法便是他突發了心絞痛。

更關鍵的是.....

今天考慮到開學典禮人多眼雜，室內溫度也不利於硝酸甘油儲存，徐雲便將硝酸甘油留在了宿舍裡頭，沒有帶在身上。

眼下這麼一位科學巨匠如果因為自己的緣故突發意外，他真的可以說是罪比孫笑川了。

不過令徐雲緊繃的心絃微微一鬆的是。

法拉第先是擰巴著臉朝他擺了擺手，飛快的從胸口取出了一個小瓶子。

顫顫巍巍的倒出了一枚藥片，塞進舌下，閉著眼睛含服了起來。

過了一分鐘左右。

法拉第臉色逐漸變得紅潤，呼吸也恢復了正常。

他先是看了眼斯托克斯：

“多謝你了，斯托克斯教授，我沒事。”

隨後不等斯托克斯回答，便輕輕推開攙扶，靜靜的走到接收器前，凝視著一簇簇短暫而耀眼的火花。

這位目前物理界最強的大佬，此時的目光前所未有的凝重。

眼下的情況清晰的說明了一件事：

在一定頻率以內，光電效應和光強無關。

只要光頻不足，光強拉到天上去也沒用。

而只要達到了特定頻率，哪怕光強再小，現象依舊會正常發生。

這無疑是違逆現有科學體系的一種情況，光的波動說完全無法對它進行解釋。

因為波動理論描述光的能量是連續的，及光強...也就是振幅越大，光能越大，光的能量與頻率無關。

同時在用弱光照射接收器時，發生器上應該有能量積累過程，不會瞬時生成電火花。

這就好比一列動車，入口的人流量不大，便代表著旅客尚未到齊。

而按照規則，列車必須要滿員才能發動，那能怎麼辦呢？

答案自然是隻能等，等人全到了才能發車。

但眼下光電效應的現象，卻相當於旅客只到了一兩位，列車就發動了.......

至於微粒說......

法拉第沉思片刻，很快便想到了一些解釋思路：

當光粒子照射到金屬上的時候，它的能量可以被金屬中的某個電荷全部吸收，電荷的動能立刻增大並不需要積累能量。

如果電荷的動能足夠大，能克服金屬內部對它的吸力。

那麼就可以離開金屬的表面形成電火花......

但這樣一來。

許多以波動說為基底的理論，在正確性上就存在疑問了。

甚至如果細究下去的話，哪怕是現有的微粒說，其實也不太能支撐起光電現象的解析。

這相當於現有的物理大廈被挖了一處跟腳，雖然沒有完全坍塌，但已經出現了傾斜的現象。

想到這裡。

法拉第抬頭看了眼夜空。

此時的夜空如同一片黑幕，只有零星的光點點綴其上。

1850年11月7日。

一位華夏人輕輕的出現在了劍橋大學。

他揮了揮衣袖，沒有引來一船星輝，而是喚來了一朵烏雲。

波光裡的電火花，在所有人的心頭盪漾。

那榆蔭下的一潭，不是清泉，是氯化銀和氟矽酸的混合溶液。

夏蟲也為之沉默，因為現在是冬天。

沉默，是今晚的康橋。

而實際上。

徐雲帶來的震撼，遠遠不止這麼簡單......

畢竟作為給法拉第嚇出心絞痛的補償，為他圓個人生遺憾不過分吧？

至於小麥嘛。

對唔住了，我係穿越者.......

........

注：

有同學反饋老法容易看成法老，我也被帶進去了...所以以後還是叫法拉第吧。

。樂文