第256章 人在康桥，挥了挥衣袖，招来一朵乌

第256章 人在康桥，挥了挥衣袖，招来一朵乌云（下）

“？”

看着一脸神秘兮兮的徐云。

法拉第下意识的便朝他的手上看去。

只见此时此刻。

徐云摊平的掌心处，赫然放着一枚透明晶体。

这枚晶体约莫有绿箭金属盒装薄荷糖大小，透光性很高。

此时这枚晶体已经被打磨成了长方形的模样，两头尖中间均匀，外观有些类似肛塞。

法拉第伸手摸了摸它几下，体悟了一番磨砂感，判断道：

“这是.水晶？”

徐云摇了摇头，十个人有九个看到这玩意儿会误认成水晶，解释道：

“法拉第先生，这是我托威廉·惠威尔院长准备的材料，叫做非线性光学晶体。

“它可以用于辅助光线的变频，我们一共准备了七块，具体的作用您很快就能知道了。”

非线性光学晶体。

这是后世光学实验室中非常常见的一种设备。

它的用途和光栅类似，可以对光线进行倍频、和频、差频之类的变频操作。

不过后世的非线性光学晶体大多是人工设计合成的，发展过程和激光有着巨大的关联。

例如三硼酸锂晶体、三硼酸锂铯晶体等等。

1850年的科技水平还远远没达到那种技术层级，因此徐云选择的是由天然晶体进行加工，方法比较原始。

好在剑桥大学作为这个时代世界最顶尖的大学之一，校内在晶体原石方面多少有些储备。

几个小时忙活下来。

实验室的工具人们还是赶工出了几枚磷酸二氢钾晶体。

不过再原始的非线性光学晶体，在变频方面的效果也还是要比三棱镜优秀上不少，对得起它的难度。

至于非线性光学晶体的作用嘛.

自然就是为了接下来的表演了。

随后徐云将这枚非线性光学晶体交给老汤，让他按照自己的要求去放置调试。

自己则思索片刻，对法拉第道：

“法拉第先生，您是半导体方面的专家，所以应该知道，电荷脱离金属板的速度与电压强度是呈现正相关的，对吧？”

徐云的这番话在后世看来可能存在一些表述上的问题，但在电子还未被发现的1850年，这个描述反而很好令人理解。

只见法拉第点了点头，肯定道：

“没错。”

他在1833年研究究氯晶笼化合物的时候曾经发现过这个现象，并且用电表测试过相关结果。

后来另一位JJ汤姆逊能发现电子，和拉法第的研究手稿也有一定关联。

当然了。

如果再往前追溯，那得一直上拉到库伦那辈，此处便不多赘述了。

徐云进一步问道：

“也就是电压越大，电荷脱离的速度越快，对吗？”

“没错。”

徐云见说打了个响指，预防针已经差不多到位了：

“那么法拉第教授，您觉得光电效应中接收器上出现的火花，和什么条件有关联呢？”

“接收器上的火花？”

法拉第微微一愣，稍加思索，一句话便脱口而出：

“当然是光的强度了。”

徐云嘴角微微翘了起来，追问道：

“所以和光的频率没有关系，是吗？”

法拉第这次的语气更加坚定了，很果断的摇了摇头，说道：

“当然不会有关系，频率怎么可能影响到火花的生成？”

周围包括斯托克斯在内，围观的教授也纷纷表示了赞同：

“当然是和光强有关系。”

“频率？那种东西怎么会和火花挂上钩？”

“毫无疑问，必然是光强，也就是振幅引起的火花。”

“所以有没有人要看我老婆的泳衣啊”

在法拉第和那些教授看来。

虽然他们还不清楚为什么发生器上有光发出，接收器就会有同步的火花出现。

但很明显。

接收器上火花的出现条件，一定和光的强度有关系。

也就是光的强度越大，火花就会越强。

因为经典理论里面的波是一种均匀分布的能量状态，而电荷（电子）是被束缚在物体内部的东西。

想要把它打出来，需要给单个电荷足够的能量。（后面一律用电荷来代替电子，因为1850年的认知只有电荷）

按照波动说的理论来分析。

光波会把能量均匀分布在很多电荷上面，也就是电荷持续接受波的能量然后一起跳出来。

等到了1895年左右。

科学界还对于这块会加入平面波函数，以及周期势场中的Bloch函数尝试解释。

甚至在徐云来的2022年。

有些另辟蹊径的学者，还在光子和电子的散射过程中引入了波恩-奥本海默近似：

他们在实际计算中取近似的前两项，最后通过末态电子波函数，从而得到光电效应。

然而丝毫不解释整个过程要用概率幅来描述的原因，也是挺神奇的。

上辈子徐云在和某期刊担任外审编辑的朋友吃饭时还听说，有些持有以上观念的民科被逼急了，甚曾经说出“只要你运气好就能成功”这种话

总而言之。

在法拉第等人的固有观念里。

接收器上火花能否出现，一定和光强呈现正相关，和频率扯不上半个便士的关系。

徐云对此也没过多解释，而是等待着老汤将非线性光学晶体调试完毕。

十分钟后。

老汤朝徐云打了个手势，说道：

“罗峰，晶体已经照你的要求固定好了。”

徐云朝他道了声谢，招呼法拉第等人来到了设备独立。

此时的非线性光学晶体已经被架在了反射锌板的折射点上，并且随时可以根据需要进行转动。

徐云先是走到固定光学晶体的一侧，根据上头标注的记号进行起了微调校对，确定光线能顺利被折射到接收器上。

一分多钟后。

徐云站起身，朝法拉第道：

“法拉第教授，现在晶体已经调试完毕，线路方面一切正常。”

“接下来你们看到的折射光，将会是波长在590到625X10-9次方米的橙光。”

光的波长早在1807年就由托马斯·杨计算出了具体数据，只是由于纳米这个单位还要等到1959年，才会由查德·费恩曼提出。

因此此时光的波长的计量描述，还是用十的负几次方米来表示。

另外但凡是物理老师没被气死的同学应该都知道。

光的波长越短，频率就越高。

红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

以上从左到右波长逐渐降低，频率依次升高。

拉法第虽然仍旧搞不清徐云为什么执着于光频，但还是配合着点了点头：

“我记住了，伱继续吧，罗峰同学。”

徐云见说重新走到了发射器边，按下了启动键。

咻——

电压再次从零开始升高。

1伏特

100伏特

300伏特

1000伏特

然而令法拉第等人意外的是。

当电压上升到第一次的两万伏特时，发生器上例行出现了电火花，但接收器上却是

毫无动静。

很快，电压再次升高。

2.2万伏特.

2.3万伏特.

众所周知。

光的强度和功率有关，在电阻不变的情况下，功率又和电压有关。

也就是p=u·u/R，电压越高，功率就越高。

然而当发生器的电压增幅到2.8万伏特的时候，接收器上依旧没有任何火化出现。

看着表情逐渐开始凝重的法拉第等人，徐云又朝小麦招了招手。

很快。

小麦拿着一个凸透镜走了上来。

化身过迪迦的朋友应该都知道。

在正常情况下，增加光强的原理基本上只有三种：

减小光束立体角，减小光斑尺寸，或者提高光的能量。

其中凸透镜，便是第一种原理的衍伸应用。

也就是通过折射将光线汇聚的更细，从散乱凝聚成一团，从而达到增加光强的效果。

随后徐云从小麦手中接过秃头境，架在一个类似后世直播支架的设备上，移动到了反射板前。

在凸透镜的聚光效果下。

发生器上的电火花溅跃出的光线被汇聚成了一小条，量级再次得到了一轮强效的提升。

如果折算成单纯的功率，此时溅跃出的光线量级大约等同与五万伏特左右的电压效果。

然而.

反射板上依旧如同鲜为人同学做大学物理题一样，其上空无一物。

见此情形。

原本认为不会再出意外的拉法第不由有些站不住了。

只见他快步走到反射板边，想要检查是不是光学晶体将光线折射到了其他方位。

然而无论他怎么校正晶体，接收器上依旧是没有任何电火花出现。

可是

这怎么可能呢？

6了不下三十次，再怎么非酋

额，等等？

法拉第忽然想到了什么，目光隐隐的瞥向了人群中的塔图姆·奥斯汀。

难道是这位嚷嚷着要种西瓜和棉花的黑人同学的缘故？

没记错的话。

这位黑人同学来自莫桑比克，是部落的下一任酋长，因此才能受到良好的基础教育

而就在法拉第心思泛动之际。

一旁的徐云估摸着火候差不多了，便让小麦撤去凸透镜。

关闭电源，重新调试起了光学晶体。

这一次他选择的目标，是另一枚走离角为40°左右的天然级联晶体。

至于自准性反正笨蛋读者们也不知道是啥咳咳，由于比较难测同时加之时间有限，所以徐云也就没去深入计算。

反正在这种实验条件下，自准性能在80%以上就行了。

总之这枚晶体可以反射的是蓝光，也就是波长在440—485纳米之间的光线。

调试完毕后。

徐云再次返回发生器边上，按下了开关。

电压依旧是从零上升。

过了小半分钟。

啪！

发生器上例行出现了一道电火花，而令法拉第等人呼吸停滞的是.

接收器上居然也跟着出现了一道火花！

作为当世顶尖的物理学家，法拉第等人怎能意识不到这代表着什么？！

然而这还没完。

只见徐云再次一招手，小麦哼哧哼哧的便拿着几枚偏振片走了上来，交到了徐云手里。

颠了颠掌心的偏振片，徐云的表情略微有些微妙。

说起偏振片的用途，想必很多同学都不陌生。

它允许透过某一电矢量振动方向的光，同时吸收与其垂直振动的光，即具有二向色性。

也就是dλ/λ=cosθdn/n。

其中n是有梯度变化的折射率，源于不同介质间流场速度会发生梯度变化，n=1/√(1-u/c)。

说人话就是在自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光，光强减弱1/2。

按照历史轨迹。

后世实验室中常用的偏振片要到1908年，才会由海对面的兰德制作出来。

但在这个副本中，由于波动说没有像原本时间线中那样被长期打压，甚至还反超了微粒说一头。

因此与波动说有关的许多小设备，都提前了许多时间问世。

根据徐云在《1650-1830：科学史跃迁两百年》中了解到的信息。

42年前，也就是1808年。

在马吕斯验证了光的偏振现象后没多久，偏振片就首次诞生了。

虽然此时的偏振片远远没有后世那么精细，但在还未涉及到微观世界的19世纪早期，还是能支撑起绝大多数实验要求的。

一直以来，它都是被用于支持光的的波动说——因为只有横波才会发生偏振嘛。

但今时今日。

这个小东西在自己的手中，又将成为证明微粒说的工具之一

世间万物，有些时候就是这么神奇。

徐云这次准备的是由三个偏振片组合成的混合系统，第一块与第三块偏振化方向互相垂直，第一块与第二款偏振化方向互相平行。

同时第二块偏振片以恒定的角速度w，绕光传播方向旋转。

自然光通过偏振片P1之后形成偏振光，光强为I1=I/2。

同时根据马吕斯定律，通过P3的光强为I3=IcosΘ。

由于P与P3的偏振化方向垂直。

所以P与P2的偏振化方向的夹角为Φ=π/2-Θ， I=I(1-cos4wt)/16。

再根据马吕斯定律。

I=IcosΦ=I3sinΘ=I(cosΘsinΘ)

所以通过P3的光强为= I(sin2Θ)/8 =I(1–cos4Θ）/16。

cos4Θ=-1时，通过系统的光强最大。

这个系统省去了徐云手动降低光强的麻烦，计算过程很简单，也非常好理解。

接着徐云将偏振片系统放到锌板前，深吸一口气，退回了原位。

很快。

在偏振组合的作用下。

发生器溅跃出来的光线强度得到了削减，周期最低甚至达到了1/16。

但令法拉第等人哑口无言的是

无论偏振组合旋转到什么地步，哪怕光强被缩小了十余倍不止，接收器上依旧有电火花出现！

啪啪啪。

看着面前跃动的电光，法拉第忽然脸色一白，嘴中斯哈一声，一把捂住胸口，大口的开始喘起了气。

一旁的斯托克斯最先发现了他的异常，连忙扶住他的肩膀，额头瞬间布满了细密的汗珠，喊道：

“法拉第先生，您没事吧？校医呢？校医在哪里？”

见此情形。

发生器边上的徐云也是心头一颤，一步窜到了法拉第面前：

“法拉第先生！法拉第先生！”

直到此时，徐云才回想起了被自己忽略的一件事：

法拉第有很严重的冠心病。

1867年8月25日他在书房中看书时逝世，后世非常主流的一种看法便是他突发了心绞痛。

更关键的是.

今天考虑到开学典礼人多眼杂，室内温度也不利于硝酸甘油保存，徐云便将硝酸甘油留在了宿舍里头，没有带在身上。

眼下这么一位科学巨匠如果因为自己的缘故突发意外，他真的可以说是罪比孙笑川了。

不过令徐云紧绷的心弦微微一松的是。

法拉第先是拧巴着脸朝他摆了摆手，飞快的从胸口取出了一个小瓶子。

颤颤巍巍的倒出了一枚药片，塞进舌下，闭着眼睛含服了起来。

过了一分钟左右。

法拉第脸色逐渐变得红润，呼吸也恢复了正常。

他先是看了眼斯托克斯：

“多谢你了，斯托克斯教授，我没事。”

随后不等斯托克斯回答，便轻轻推开搀扶，静静的走到接收器前，凝视着一簇簇短暂而耀眼的火花。

这位目前物理界最强的大佬，此时的目光前所未有的凝重。

眼下的情况清晰的说明了一件事：

在一定频率以内，光电效应和光强无关。

只要光频不足，光强拉到天上去也没用。

而只要达到了特定频率，哪怕光强再小，现象依旧会正常发生。

这无疑是违逆现有科学体系的一种情况，光的波动说完全无法对它进行解释。

因为波动理论描述光的能量是连续的，及光强也就是振幅越大，光能越大，光的能量与频率无关。

同时在用弱光照射接收器时，发生器上应该有能量积累过程，不会瞬时生成电火花。

这就好比一列动车，入口的人流量不大，便代表着旅客尚未到齐。

而按照规则，列车必须要满员才能发动，那能怎么办呢？

答案自然是只能等，等人全到了才能发车。

但眼下光电效应的现象，却相当于旅客只到了一两位，列车就发动了.

至于微粒说.

法拉第沉思片刻，很快便想到了一些解释思路：

当光粒子照射到金属上的时候，它的能量可以被金属中的某个电荷全部吸收，电荷的动能立刻增大并不需要积累能量。

如果电荷的动能足够大，能克服金属内部对它的吸力。

那么就可以离开金属的表面形成电火花

但这样一来。

许多以波动说为基底的理论，在正确性上就存在疑问了。

甚至如果细究下去的话，哪怕是现有的微粒说，其实也不太能支撑起光电现象的解析。

这相当于现有的物理大厦被挖了一处跟脚，虽然没有完全坍塌，但已经出现了倾斜的现象。

想到这里。

法拉第抬头看了眼夜空。

此时的夜空如同一片黑幕，只有零星的光点点缀其上。

1850年11月7日。

一位华夏人轻轻的出现在了剑桥大学。

他挥了挥衣袖，没有引来一船星辉，而是唤来了一朵乌云。

波光里的电火花，在所有人的心头荡漾。

那榆荫下的一潭，不是清泉，是氯化银和氟硅酸的混合溶液。

夏虫也为之沉默，因为现在是冬天。

沉默，是今晚的康桥。

而实际上。

徐云带来的震撼，远远不止这么简单.

毕竟作为给法拉第吓出心绞痛的补偿，为他圆个人生遗憾不过分吧？

至于小麦嘛。

对唔住了，我系穿越者.

注：

有同学反馈老法容易看成法老，我也被带进去了.所以以后还是叫法拉第吧。

(本章完)