第三章 夢裡乾坤7(硬核,非理工慎入)
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他說,光電效應的反應模式,和傅科與邁克爾遜-莫雷的光速測量是不一樣的,或者說檢測光的作用量的工具是不一樣的。
光電效應,是用光來撞擊電子。
光速測量,是用光來佔滿儀器里的刻度格子。
他讓我想象一個思想實驗:
如果把光比作小石子,光電效應就是用扔石子來砸木頭。
石子砸中木頭,可能會使木頭的重心有所偏移使木頭有些晃動,但還不至於木頭往後方倒下,木頭在晃動之後又會維持平衡恢復原位。
當兩個光子撞擊電子的間隔時長大於電子恢復原位的時長時,前一個光子撞擊電子之後,電子可能有些鬆動,可在後一個光子到來之前,電子又回到了原來的位置上。
后一個光子,其實是再次重頭開始撞擊電子。
要使電子被光子挪動,只有令兩個光子撞擊電子的間隔時長,小於電子恢復原位的時長,這樣,光子的持續撞擊才能使電子不能恢復原位發生位移。
這就是為什麼在光電效應里,打出電子的光必須有最低的頻率。
傅科與邁克爾遜-莫雷實驗里測量光速的手段,則好比用盆子來裝扔過來的石子。
裝滿同樣的盆子,小石子的數量肯定要比大石子的數量要多。但如果小石子的速度更快,這兩個盆子同時裝滿也是有可能的。
光電效應是用鉛球來擋,計算鉛球被石子打出平台的數量;測量光速是用盆子來裝,計算盆子裝滿石子的時間。
不同的實驗目的和實驗手段,得到的結論報告當然不一樣。
不同的測量儀器會得出不同的測量結果,這確實有道理——電子雙縫實驗的結果的確如此:用電子響應器,測到的是粒子;用光屏,測到的是波。
可是,這依然不能解釋光電效應的問題。
我說,光的亮度增加,就等於扔出去砸鉛球的石子的密度增加,石子的密度一增加,不就等同於大石子了嗎?
聽到這裡他就笑了,他對我說,你難道忘了光子或電子的傳播路徑是自旋的了嗎?