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《走進不科學》第259章 見證奇跡吧!(下)
戀上你看書網,走進不科學
  “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麽。
  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,那麽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。
  只是會是什麽現象呢?
  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,試驗必須要征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,又用余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咽動作。
  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濕、前列腺肥大、胃痙攣以及反流性食管炎。
  其中最後的兩者,大概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。
  東方仿佛壓根不存在一樣,負責對華策略的歷來都是英國首相。
  上輩子徐雲還托好友去幫忙收集過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設備,接著按下了設備開關。
  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,不過連接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......
  與昨天的沒什麽差別?
  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接,形成了一個回路,其中一端還掛著一台電壓表。
  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,這是什麽東西?”
  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,忽然想到了什麽。
  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,了然道:
  “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,那麽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麽存在截止電壓,且隻隨頻率變化:
  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“初級線圈電磁振蕩,次級線圈受到感應”這個結論的。
  那麽赫茲是怎麽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=πcos2π。
  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。
  那麽這樣一來,驗證電磁波的問題便可以歸結到另一個新環節了:
  怎麽確定節距?
  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,鐵屑是松散分布的。
  整個檢波器就相當於斷路,電表就不會顯示電流。
  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,激活電壓表。
  越靠近波峰或者波谷,鐵屑凝聚的就越多,電表上的數值也會越大。
  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麽精確到飛米納米尺度的設備,思路才是最重要的。
  像徐雲當年在學校裡的時候,有個實驗需要模擬蛛絲的震蕩,但一時間又找不到震蕩周期合適的設備。
  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周期數據。
  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,其實用剃須刀也是差不多的......
  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,那麽如此計算,電磁波的波長就是......”
  “6.5x10^-7m?”
  徐雲點了點頭。
  光電效應的主要譜線其實有兩條,一是6.5x10-7m,另一條則是4.8x10-7m。
  這些尺度在經過駐波的放大後,很輕松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‘周期’而已。
  徐雲設計的這個發生器相當與一個震蕩偶極子,在發生期間會激起高頻的震蕩,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蕩圖。
  知道匝數和功率,周期計算起來也就很簡單了。
  因此很快。
  波長與震蕩周期兩個數值,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蕩頻率相同,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。
  幾分鍾後。
  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欲甚至堪比小牛來著。
  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!!!
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