第二百五十五章 人在康橋，揮了揮衣袖，招來一朵烏雲（下）
第二百五十五章 人在康橋，揮了揮衣袖，招來一朵烏雲（下）
“？”
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，有些持有以上觀唸的民科被逼急了，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年就由託馬斯·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雲為什麼執著於光頻，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瞭一件事：
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