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第二百九十七章 倫琴你了不起,你清高啊(7.4K)

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  實驗室內。

  在發現了這道異常光線后。

  法拉第、高斯、韋伯三人不敢怠慢,立刻便聚集到了桌子邊緣。

  只見三個人的大腦門兒挨在一起,目光死死的盯著面前的真空管。

  不知為何。

  這個畫面讓徐云想到了自己穿越之前,曾經看到過的一個表情包:

  三頭金毛圍在一個墊子邊,目光看著墊子里一只和他們鼻子差不多大的小奶貓,旁邊寫著“這家伙就是新來的?”這么一行字.......

  咳咳...這應該不算欺師滅祖吧。

  過了一會兒。

  韋伯捋了捋自己濃密的胡須,轉頭望向小麥,眼中帶著一股疑惑:

  “真是奇怪啊......”

  “麥克斯韋同學,你是怎么發現這道光的?”

  此時的小麥依舊站在開關邊上,聞言指了指窗戶,答道:

  “我剛才閃現...咳咳,我剛才站立的位置,正好對著那扇窗戶。”

  “窗戶的位置在角落,門戶又被窗簾給遮住了光線,所以那一帶視野相對會比較暗一點。”

  “結果在扭頭的時候,我忽然感覺有什么東西好像在花瓶上閃了一下,但轉過頭的時候它又消失了,所以......”

  法拉第抬起頭看了他一眼,接話道:

  “所以你才認為這可能是幻覺,沒有直接告訴我們這個現象,而是選擇了自己上手驗證,是嗎?”

  小麥輕輕點了點頭。

  實話實說。

  剛才那道閃光出現的時間很短,他還來不及細看就消失了,所以他確實以為是自己的幻覺來著。

  況且此時的窗戶雖然已經拉起了窗簾,但外頭可是大白天,多多少少都有些陽光會透射進來。

  保不齊照在花瓶上的就是外頭的光線呢?

  因此出于這個心理。

  小麥并沒有急著將這個情況告訴法拉第和高斯,而是自己重新擺放好花瓶,再次進行了一次實驗。

  整件事的前因后果確實沒什么特殊的,但問題是.......

  這道光線到底是怎么回事?

  它到底是怎么出現的?

  它的物理性質又是什么?

  在如今已經發現了電磁波的情況下,法拉第等人已經有資格對于一些現象進行更深入的分析了。

  隨后法拉第想了想,轉過身,對基爾霍夫道:

  “古斯塔夫,你重新取一根蕭炎管出來。”

  “記得把中間區域截取成兩段,彼此中空十厘米,再做一次實驗。”

  基爾霍夫微微一愣,對法拉第確認道:

  “法拉第教授,您是說.....把一根蕭炎管截取成兩段?口對口間隔十厘米?”

  法拉第點點頭:

  “沒錯。”

  基爾霍夫見說臉上露出一絲遲疑,猶豫著道:

  “法拉第教授,截取真空管倒是沒問題,可這樣一來,我們費盡心力制備的真空度就會受到影響了......”

  很早以前提及過。

  蕭炎管...或者說魔改版的蓋斯勒管在構造上有些類似克魯克斯管。

  為了便于實驗觀察,這種真空管是可以從中間擰成兩節然后增加長度的。

  例如勒納德實驗用的真空管,曾經被補長到了1.3米長。

  所以單獨將真空管擰成兩段的做法并不奇怪,為了再增加一部分管身來方便觀察嘛。

  但像法拉第所言擰開后不增加管身、而是直接隔空十厘米相對的做法,無疑就有些令人費解了。

  因為真空管的設計目的就是為了創造真空環境,一旦兩節管身裸露在空氣中,必然會導致真空度嚴重下降。

  真空度一下降,陰極射線就不好出現了。

  面對基爾霍夫的疑問,法拉第朝他擺了擺手,說道:

  “古斯塔夫,你先這樣去做吧,我心中有數。”

  眼見法拉第堅持這個做法,基爾霍夫心中雖然費解不已,但也只好乖乖照做:

  “明白了,法拉第教授。”

  法拉第這次交由劍橋大學制備的‘蕭炎管’足足有二十多根,因此基爾霍夫很快便準備好了法拉第所需要的全新設備:

  一根真空管被從中分成了兩截,彼此相距十厘米。

  它們的外部依舊用導線連接著回路,保證陰極和陽極能夠連通,不會出現短路。

  同時法拉第在陽極那端的截口處放上了一個熱電偶,用以觀察數據。

  一切準備就緒后。

  法拉第再次開啟了電源。

  過了幾秒鐘。

  陰極處例行出現了一道藍白光,并且伴隨著兩三塊暗區。

  不過隨著光路的行進。

  當光線離開陰極截口,與空氣相接觸時......

  藍白光只前進了三五厘米,便在空氣中徹底消散了。

  與此同時。

  法拉第看了眼熱電偶,上頭清晰的顯示著溫升數值:

  這是一個相當小的數字。

  根據溫升轉換的公式簡單計算,可以說幾乎沒多少陰極射線抵達陽極一端。

  截口處尚且如此,就更別說陽極末端了。

  見此情形。

  法拉第關閉開關,與高斯和韋伯對視了一眼。

  三人都從彼此的眼中,看出了一股凝重與興奮。

  這次對照實驗無論是現象還是熱電偶的數字反饋,都清楚的說明了一件事:

  陰極射線在空氣中的穿透力要比他們預想的更弱,能行進個幾厘米都算長了。

  而那道照射在花瓶上的光線,卻足足穿透了兩米的空氣!

  這代表著二者的能級、波長、頻率都是不同的!

  想到這里。

  高斯忽然意識到了什么,從身上取出了一個圓筒式放大鏡——也就是后世修表師傅常用的那種單眼放大鏡,快步走到了發射出神秘射線的真空管邊。

  只見他俯下身,將戴著放大鏡的眼睛移動到了陽極附近。

  過了幾秒鐘。

  高斯的口中忽然發出了一聲輕咦,對一旁的法拉第和韋伯招了招手:

  “邁克爾,愛德華,你們快來看!”

  法拉第與韋伯接連快步走到他身邊,法拉第將手放到了高斯的肩膀上,問道:

  “發生甚么事了,弗里德里希?”

  高斯將放大鏡取下,遞到二人面前,指著陽極一末端說道:

  “你們自己看看吧,注意兩道光線的位置。”

  法拉第和韋伯對視一眼,由法拉第先接過了高斯手中的放大鏡。

  調教好系數后。

  他也戴上放大鏡,彎下身觀察了起來。

  很快。

  法拉第濃密的劍眉微微一揚,似乎發現了什么奇怪的地方,身子再次前傾了少許。

  過了大概小半分鐘。

  法拉第深吸一口氣,站起身,將放大鏡和位置都讓給了韋伯。

  韋伯跟著復刻了一遍他的動作。

  待韋伯也起身后。

  高斯對著他和法拉第問道:

  “怎么樣,邁克爾,愛德華,你們看到了嗎?”

  法拉第輕輕點了點頭,掃了眼一旁不明所以的黎曼和基爾霍夫,緩緩道:

  “看到了,陰極射線在陽極的射入點與未知光線的射出點......并不在一條水平線上。”

  “要知道,陽極可是金屬板。”

  在光學領域中。

  光線如果在介質中發生某些折射現象,那么它的射入點和射出點確實可能不在一條水平線。

  但這種情況可能發生在晶體上,可能發生在石頭內部,甚至可能發生在水里或者空氣里。

  卻唯獨不可能發生在金屬板內——因為絕大部分正常厚度的金屬板,根本就無法允許光穿過。

  也就是通俗表達的‘金屬不透明’。

  造成這個現象的原因可以勉強用經典力學來解釋。

  也就是金屬有高電導,反射率本來就高,透射光會被焦耳熱耗散。

  當然了。

  這個解釋比較淺顯,根本原因還是需要量子力學才能解釋,涉及到了金屬中的電子能級問題。

  眾所周知。

  各種顏色的光本質是各種波長的電磁波。

  按照量子力學,物質中的電子可以處于各種或連續或分離的能量上,稱為能級。

  如果低能級的電子遇到一個能量合適的光子,就會吸收這個光子的能量,跳到一個更高的能級上——能量合適的意思,就是光子的能量等于高低能級之差。

  一個波段的光是否會被吸收,就取決于是否存在這樣的電子和兩個能級。

  如果不被吸收,光就通過了物質。

  這就是透明。

  舉例而言。

  如果一種物質的能級是小于等于0與大于等于5,所有的電子剛好填滿小于等于0的那些能級。

  那么光子的能量至少要達到5才能被吸收,小于5的那些光就通過了。

  金屬不透明,是因為金屬中的電子能級在很大范圍內是連續的,任何能量的光子進來都能被吸收。

  沒用的知識又增加了.JPG。

  話題回歸原處。

  因此對于金屬陽極而言。

  理論上根本不可能出現一束光從左側穿過,接著又從右側更下方區域出現的情況。

  要么完全被阻擋,要么從某個縫隙透過——但如果是這種情況,那么射入點和射出點必然處于相同的位置。

  換而言之。

  生成這束異常光線的源頭不是陰極也不是管內的空氣電離,而是.......

  陽極本身!

  想到這里。

  高斯的心臟重重的漏跳了一拍,轉頭看向法拉第,問道:

  “邁克爾,陽極是哪種金屬?”

  法拉第微微一愣,下意識便脫口而出:

  “鎢板!”

  旋即他驟然想到了什么,猛的轉頭看向徐云。

  不過令他驚訝的是......

  徐云此時的表情,亦是夾雜著費解、震驚與疑惑。

  以法拉第的閱歷判斷......

  這還真不像是假的。

  隨后他與高斯對視一眼,沉吟片刻,出聲對徐云問道:

  “羅峰同學,肥魚先生有說過為什么會選擇鎢板做陽極嗎?”

  徐云這才回過神,再次一臉呆萌的搖了搖頭:

  “我不到啊。”

  法拉第認真的盯了他幾秒鐘,心中不由產生了些許疑惑。

  難道說這事他真不知道?

  畢竟鎢板這東西也算是常見電極,有些時候甚至要比鋅板還更容易獲得,實驗室內并不少見。

  一塊直徑一厘米的鎢板,也不存在成本高低的說法。

  加之“肥魚”的居住地是尼德蘭,那邊又盛產鎢板.....

  如此一來,用巧合倒也能解釋過去......

  想到這里。

  法拉第雖然心中還有猶疑,但依舊緩緩收回了目光。

  看著重新將注意力放回真空管的法拉第,徐云不由輕輕舒了口氣。

  還好還好,這次總算是糊弄過去了。

  雖然從理論角度上來說,銅板、鋅板都可以激發出這個特殊射線。

  但這些材質的激發條件比較復雜,最少需要一個高壓發生器。

  高壓發生器這玩意兒雖然不難找,但想要將它合適的加入陰極射線的研究過程卻不是一件易事。

  一旦等到法拉第等人發現其實不需要高壓發生器就能生成陰極射線,那么很容易便會將神秘射線的出現原因懷疑到自己身上。

  這顯然不是一件好事。

  實際上。

  徐云這次也確實沒有引導法拉第等人發現新射線的打算,他的預期目標其實到陰極射線就完事兒了。

  結果沒想到他費盡心思的將歷史往前推了一小步,小麥這個二愣子...或者說氣運之子,傻乎乎的再將歷史往前踹了一腳......

  沒錯。

  氣運之子。

  為啥要這么說呢?

  原因很簡單。

  小麥發現的這種光不是其他東西,正是赫赫有名的.......

  X射線!

  歷史上X射線的發現者是威廉·康拉德·倫琴,他發現X射線的過程被記錄在了小學(還是中學忘了)課本上。

  那是在1895年11月8日的傍晚,倫琴例行開始研究起了陰極射線。

  當時為了防止外界光線對放電管的影響,也為了不使管內的可見光漏出管外,他把房間全部弄黑,還用黑色硬紙給放電管做了個封套。

  為了檢查封套是否漏光,他給放電管接上電源,他看到封套沒有漏光而滿意。

  可是當他切斷電源后,卻意外地發現一米以外的一個小工作臺上有閃光,閃光是從一塊熒光屏上發出的。

  然而陰極射線只能在空氣中進行幾個厘米,這是別人和他自己的實驗早已證實的結論。

  因此倫琴做出了一個判斷:

  這不是陰極射線,而是一種新射線。

  后來倫琴經過反復實驗,最終確定了這是一種尚未為人所知的新射線,便給它取了個名字:

  X射線。

  再后來,一個經典出現了:

  某天他夫人到實驗室來看他時,他請她把手放在用黑紙包嚴的照相底片上,然后用X射線對準照射了15分鐘。

  顯影后。

  底片上清晰地呈現出他夫人的手骨像,手指上的結婚戒指也很清楚。

  許多人時隔多年,都對倫琴夫人的那張手骨照片印象深刻。

  后來倫琴還憑此獲得了諾貝爾獎,成為了第一屆諾貝爾物理學獎的得主。

  但一方面。

  由于受眾年齡的問題,課本上對于倫琴發現X射線的過程并沒有太過深入的進行描述。

  在原本歷史中,倫琴發現X光的過程其實遠遠沒有書上寫的那么簡單。

  讀過光學的同學應該都知道。

  光,實際上就是能量的傳遞,其本質是一種處于特定頻段的光子流。

  光源發出光,是因為光源中的電子獲得額外能量,在躍遷過程中以波的形式釋放能量。

  太陽光、電光、火光都是如此。

  因此呢。

  本質上光又是一種電磁波,是依靠光子傳遞的能量信息。

  有能量,那么自然就有頻率之說了。

  人眼在長期進化中,只對波段約380780nm的頻段感光,因此這個特定頻段的電磁波被稱為可見光。

  也就是赤橙黃綠青藍紫等等。

  而除了可見光之外,還有許多人眼看不見的光。

  如無線電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線,就屬于看不見的光。

  這些光都是電磁波譜中的某一個波段和頻率。

  X射線是僅次于γ射線的電磁波,波長在10納米0.01納米之間,頻率在316320赫茲之間,能量為124eV1.24MeV。

  這是每一個光子的能量,x射線屬于高能射線,因此它的穿透力很強。

  當X射線照射人體時。

  一部分x射線被人體物質吸收,大部分則會從原子隙縫穿越透過。

  頻率越高波長越短的X射線能量越大,穿透能力越強。

  在穿透物體的過程中。

  根據物體的密度和厚度,X射線的吸收度不一樣。

  因此穿越的X射線就有強有弱,這樣就在感光膠片中顯示出被穿越物體的結構來——這就是后世X光的原理。

  說到這里,那么問題就來了:

  既然X射線是不可見光,那么倫琴是怎么注意到它的呢?

  課本上只是寫了倫琴在真空管外的屏幕上發現了光點,但X射線不可見,理論上也注意不到它才對嘛。

  當然了。

  看到這里,或許有人會問:

  不對吧。

  為什么紫外線可不見,但紫外線燈卻能看到紫光呢?

  原因很簡單:

  因為紫外線燈的廠商在燈內加入了光引發劑或光敏劑,經過吸收紫外線光后產生活性自由基或離子基,從而引發聚合、交聯和接枝反應。

  這個過程有個專屬名詞,叫做UV固化。

  UV光輻射物理性質類似于可見光,所以你才能見到紫外線燈的‘光線’。

  真正的紫外線,你是看不到的。

  因此對于倫琴而言。

  即使在密閉的屋內,頂多也就陽極處會因為電離效果而出現少許光線(也就是法拉第他們觀察到的射出點),而末尾處應該是看不到才是。

  真正幫助倫琴發現X射線的,其實是一種叫做氰化鉑酸鋇的東西。

  它在與X射線接觸后,便會發出一種可見的熒光。

  氰化鉑酸鋇是一種19世紀常見的涂料,實驗室和文藝創作中都很常見。

  當時倫琴見到投射有X射線光斑的東西,便是一枚涂有氰化鉑酸鋇的熒幕。

  而如今這間實驗室內。

  唯一涂有氰化鉑酸鋇的,便是.......

  小麥所見到的那個花瓶外飾。

  所以有些時候徐云真的不得不懷疑,世上是不是真有氣運之子這種說法。

  在他的計劃中。

  之所以會在實驗過程使用鎢板做陽極,目的只為了將它固定成一種陰極射線研究的常用材料。

  就像電解池常用銅棒一樣,讓后人養成一種習慣。

  等使用的人一多,短則三五年,長則十一二年。

  總會有人湊巧的見到X射線打在類氰化鉑酸鋇材料上的現象。

  屆時呢,徐云已經安然魂歸故里(?)。

  時間上又與現如今有一定緩沖期,無疑稱得上是一個非常精妙的安排。

  結果誰能想到。

  小麥這貨不講武德,愣是找到了屋內唯一涂有氰化鉑酸鋇的花瓶,它還偏偏就在X射線的光路上.......

  與此同時。

  一千公里外的尼德蘭。

  一座叫做阿佩爾多恩的小城里。

  某所幼兒園內。

  一位正在準備午睡、面容看上去普普通通的小男孩,忽然伸出手,抓了抓空氣。

  不遠處的保育員見到了這一幕,便走過來問道:

  “發生了什么事嗎?”

  小男孩下意識的張了張嘴。

  不知為何,他忽然感覺心中空落落的,仿佛......

  有什么東西失去了一般。

  不過最后,他還是搖了搖頭:

  “我沒事,桑奇老師。”

  “那就先睡午覺吧,倫琴。”

  ------題外話------

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