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第三百三十幕.光電效應

更新時間:2018-10-03  作者:無火的余灰
拜見校長大人 第三百三十幕.光電效應
光電效應,指的是路德維格施坦因閣下在前幾年發現的一個特殊而有趣的現象,當光照射在金屬薄片的時候,金屬薄片上會產生細微的電流,最開始的解釋中,法師們認為光具有能量,而這個能量通過照射轉移到了金屬薄片上,從而導致了電流的產生。{隨}{夢}小說щww{suimеng][lā}

但施坦因閣下在實驗中發現,光照射在金屬薄片上產生的電流并不會隨著光照強度的變化而變化,這與光的波動說違背,因為眾所周知,倘若光是一種波,那么光照強度越強的光,自然也就擁有更多的能量,從而會導致更強的電流,可實驗現象卻與之違背。

同時,按照光的波動性理論,如果入射光強度較弱,那么就需要更長的時間才能積累足夠的能量,飛出金屬表面,但實際的情況卻是,只要光照能夠產生電流,那么無論強弱,電流都會立刻產生,這又是一處與光的波動說矛盾的地方。

施坦因閣下使用不同種類的光照射金屬薄片后發現,不同種類的光照導致的電流強度不同,由此,他給出的解釋是光是由粒子構成,不同種類的光是由不同的粒子構成,這些粒子攜帶有不同的能量,因此才會產生不同的電流。

由此,施坦因閣下便成為了光的粒子說的堅定支持者,有關光本質的論戰,持續至今,依舊沒有定論。

萊納今天便是要重復這個實驗。

只不過,擁有地球的記憶,他自然有了一些方向。

實驗室里,萊納提前布置好了實驗設備,其中最重要的是幾個光生成法陣。

這幾個光生成法陣能夠生成一定范圍內顏色穩定的光,通常被用作一些舞臺效果,鮮少用作魔法實驗。

萊納已經檢查過這些光生成法陣,它們實際上是能夠產生穩定頻率的光,萊納將其設置在暗室中,用來作為光電效應實驗的光源。

金屬薄片也有幾種備用,以用來做對照組的實驗。

整個實驗在一個真空暗室中進行,經過特殊處理的金屬薄片在其中不會被氧化導致電流誤差,同時,在金屬薄片之外,還有一塊加了可以變化的電壓的薄板,電子將在兩塊薄板之間移動,通過對其施加電壓,能夠讓光電效應射出的電子從一開始就做減速運動,倘若電子在抵達薄板的時候,速度正好為零,那么就可以根據紐因頓霍蘭德方程,通過施加的電壓計算出電子射出時所攜帶的能量。

這個電壓萊納將其稱為遏止電壓。

通過研究照射光的頻率與產生電子的能量,就能夠嘗試建立起一組曲線,從而對施坦因先生的能量不連續理論進行驗證。

萊納使用法師之手操作著實驗,一邊記錄下數據,他對不同材質的金屬薄片與同一種光,以及不同的光與同一種材質做了好幾組對照實驗,一個上午過去了,他才完成了大約四分之一的實驗量。

在食堂隨意吃了點午餐,萊納又回到實驗室繼續,直到深夜,他才終于將所有的實驗數據測量完畢。

匆匆整理好實驗記錄,萊納回到了辦公室,此時已經是午夜零點,第二天是休息日,學生宿舍并沒有熄燈,還能看見幾縷光芒。

昏暗的校園寂靜無聲,萊納坐在辦公桌前,一張張記錄著實驗數據的紙飄起,讓萊納能夠迅速演算。

根據施坦因閣下的解釋黑體輻射的理論,量子的能量是不連續的,其值是施坦因常數與量子振動頻率乘積的整數倍,萊納假設光也是一種量子,取名為光量子,而光所攜帶的能量,便是光的頻率與施坦因常數的乘積。

同時,將薄板上施加的使得射出電子速度變成零的電壓與計算出來的能量,與施坦因公式的計算結果比較,做出曲線,從而驗證施坦因常數的值。

萊納選擇了六種不同頻率的光,分別測量它們在不同電壓情況下光電流的大小,然后繪制出電壓和光電流之間的曲線圖像,從圖像中再獲得某一頻率的光照射下被測金屬薄片的遏止電壓。

于是,六種頻率對應六個不同的遏止電壓,再次以此為坐標做出圖像來,正好是一條漂亮的直線!

這代表光量子的能量與光的頻率是線性相關,而通過計算直線的斜率,能夠很準確地得到施坦因常數的值。

這代表著,光量子所攜帶的能量,的確并非連續,而是離散的。

施坦因閣下的能量不連續理論,得到了證明!

萊納感到心湖之中有所悸動,這是世界反饋到來的征兆,但他沒有急于進入冥想狀態,而是繼續奮筆疾書。

“光是由光量子構成,組成光束的每一個量子擁有的能量,等于光量子的振動頻率乘以施坦因常數,倘若光量子的頻率大于某個極限頻率,那么這個光量子便擁有足夠的能量來使得一個電子逃逸,造成光電效應。”

“這就是光電效應的原理解釋,由此可以看出,在光電效應中,光呈現出明顯的粒子性。”

“光,也是一種粒子。”

放下筆,萊納深吸了一口氣。

嗡——

剎那間,萊納感到一陣洶涌的潮汐向著自己撲面而來。

他仿佛站在海邊的絕壁之上,眼前的無邊無際的汪洋掀起了滔天巨浪。

陰云密布的天空,雷電如長蛇蜿蜒,眨眼之間,明滅千百次。

面對這暴風驟雨,萊納雙眼微閉,往前,一步踏出,邁入虛空。

他沒有墜入海中,而是穩穩當當地站立在了半空中,周圍的驚濤駭浪試圖摧毀他,雷鳴墜落,試圖擊墜他。

但萊納沒有被這些兇險所擊潰,而是緩緩睜開了雙眼。

嗡——

以此為契機,一道波紋擴散開來,波紋所及之處,一切都安靜下來。

陰霾的天空中,一束光灑落。

這光芒照射到萊納身上,溫暖而耀眼,在萊納的身邊,一絲雷光浮現。

雷霆逐漸變強,化為一條巨龍,環繞著萊納盤旋。

抬起手,這道雷霆驟然寂滅,與此同時,萊納視野中的世界,開始變化。

拜見校長大人 第三百三十幕.光電效應

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