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走进不科学 第二百九十七章 伦琴:你了不起,你清高啊

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作者:新手钓鱼人 分类:科幻 更新时间:2024-12-16 09:55:12 来源:源1

实验室内。

在发现了这道异常光线后。

法拉第、高斯、韦伯三人不敢怠慢,立刻便聚集到了桌子边缘。

只见三个人的大脑门儿挨在一起,目光死死的盯着面前的真空管。

不知为何。

这个画面让徐云想到了自己穿越之前,曾经看到过的一个表情包:

三头金毛围在一个垫子边,目光看着垫子里一只和他们鼻子差不多大的小奶猫,旁边写着“这家伙就是新来的?”这么一行字.......

咳咳...这应该不算欺师灭祖吧。

过了一会儿。

韦伯捋了捋自己浓密的胡须,转头望向小麦,眼中带着一股疑惑:

“真是奇怪啊......”

“麦克斯韦同学,你是怎么发现这道光的?”

此时的小麦依旧站在开关边上,闻言指了指窗户,答道:

“我刚才闪现...咳咳,我刚才站立的位置,正好对着那扇窗户。”

“窗户的位置在角落,门户又被窗帘给遮住了光线,所以那一带视野相对会比较暗一点。”

“结果在扭头的时候,我忽然感觉有什么东西好像在花瓶上闪了一下,但转过头的时候它又消失了,所以......”

法拉第抬起头看了他一眼,接话道:

“所以你才认为这可能是幻觉,没有直接告诉我们这个现象,而是选择了自己上手验证,是吗?”

小麦轻轻点了点头。

实话实说。

刚才那道闪光出现的时间很短,他还来不及细看就消失了,所以他确实以为是自己的幻觉来着。

况且此时的窗户虽然已经拉起了窗帘,但外头可是大白天,多多少少都有些阳光会透射进来。

保不齐照在花瓶上的就是外头的光线呢?

因此出于这个心理。

小麦并没有急着将这个情况告诉法拉第和高斯,而是自己重新摆放好花瓶,再次进行了一次实验。

整件事的前因后果确实没什么特殊的,但问题是.......

这道光线到底是怎么回事?

它到底是怎么出现的?

它的物理性质又是什么?

在如今已经发现了电磁波的情况下,法拉第等人已经有资格对于一些现象进行更深入的分析了。

随后法拉第想了想,转过身,对基尔霍夫道:

“古斯塔夫,你重新取一根萧炎管出来。”

“记得把中间区域截取成两段,彼此中空十厘米,再做一次实验。”

基尔霍夫微微一愣,对法拉第确认道:

“法拉第教授,您是说.....把一根萧炎管截取成两段?口对口间隔十厘米?”

法拉第点点头:

“没错。”

基尔霍夫见说脸上露出一丝迟疑,犹豫着道:

“法拉第教授,截取真空管倒是没问题,可这样一来,我们费尽心力制备的真空度就会受到影响了......”

很早以前提及过。

萧炎管...或者说魔改版的盖斯勒管在构造上有些类似克鲁克斯管。

为了便于实验观察,这种真空管是可以从中间拧成两节然后增加长度的。

例如勒纳德实验用的真空管,曾经被补长到了1.3米长。

所以单独将真空管拧成两段的做法并不奇怪,为了再增加一部分管身来方便观察嘛。

但像法拉第所言拧开后不增加管身、而是直接隔空十厘米相对的做法,无疑就有些令人费解了。

因为真空管的设计目的就是为了创造真空环境,一旦两节管身裸露在空气中,必然会导致真空度严重下降。

真空度一下降,阴极射线就不好出现了。

面对基尔霍夫的疑问,法拉第朝他摆了摆手,说道:

“古斯塔夫,你先这样去做吧,我心中有数。”

眼见法拉第坚持这个做法,基尔霍夫心中虽然费解不已,但也只好乖乖照做:

“明白了,法拉第教授。”

法拉第这次交由剑桥大学制备的‘萧炎管’足足有二十多根,因此基尔霍夫很快便准备好了法拉第所需要的全新设备:

一根真空管被从中分成了两截,彼此相距十厘米。

它们的外部依旧用导线连接着回路,保证阴极和阳极能够连通,不会出现短路。

同时法拉第在阳极那端的截口处放上了一个热电偶,用以观察数据。

一切准备就绪后。

法拉第再次开启了电源。

过了几秒钟。

阴极处例行出现了一道蓝白光,并且伴随着两三块暗区。

不过随着光路的行进。

当光线离开阴极截口,与空气相接触时......

蓝白光只前进了三五厘米,便在空气中彻底消散了。

与此同时。

法拉第看了眼热电偶,上头清晰的显示着温升数值:

0.00007。

这是一个相当小的数字。

根据温升转换的公式简单计算,可以说几乎没多少阴极射线抵达阳极一端。

截口处尚且如此,就更别说阳极末端了。

见此情形。

法拉第关闭开关,与高斯和韦伯对视了一眼。

三人都从彼此的眼中,看出了一股凝重与兴奋。

这次对照实验无论是现象还是热电偶的数字反馈,都清楚的说明了一件事:

阴极射线在空气中的穿透力要比他们预想的更弱,能行进个几厘米都算长了。

而那道照射在花瓶上的光线,却足足穿透了两米的空气!

这代表着二者的能级、波长、频率都是不同的!

想到这里。

高斯忽然意识到了什么,从身上取出了一个圆筒式放大镜——也就是后世修表师傅常用的那种单眼放大镜,快步走到了发射出神秘射线的真空管边。

只见他俯下身,将戴着放大镜的眼睛移动到了阳极附近。

过了几秒钟。

高斯的口中忽然发出了一声轻咦,对一旁的法拉第和韦伯招了招手:

“迈克尔,爱德华,你们快来看!”

法拉第与韦伯接连快步走到他身边,法拉第将手放到了高斯的肩膀上,问道:

“发生甚么事了,弗里德里希?”

高斯将放大镜取下,递到二人面前,指着阳极一末端说道:

“你们自己看看吧,注意两道光线的位置。”

法拉第和韦伯对视一眼,由法拉第先接过了高斯手中的放大镜。

调教好系数后。

他也戴上放大镜,弯下身观察了起来。

很快。

法拉第浓密的剑眉微微一扬,似乎发现了什么奇怪的地方,身子再次前倾了少许。

过了大概小半分钟。

法拉第深吸一口气,站起身,将放大镜和位置都让给了韦伯。

韦伯跟着复刻了一遍他的动作。

待韦伯也起身后。

高斯对着他和法拉第问道:

“怎么样,迈克尔,爱德华,你们看到了吗?”

法拉第轻轻点了点头,扫了眼一旁不明所以的黎曼和基尔霍夫,缓缓道:

“看到了,阴极射线在阳极的射入点与未知光线的射出点......并不在一条水平线上。”

“要知道,阳极可是金属板。”

在光学领域中。

光线如果在介质中发生某些折射现象,那么它的射入点和射出点确实可能不在一条水平线。

但这种情况可能发生在晶体上,可能发生在石头内部,甚至可能发生在水里或者空气里。

却唯独不可能发生在金属板内——因为绝大部分正常厚度的金属板,根本就无法允许光穿过。

也就是通俗表达的‘金属不透明’。

造成这个现象的原因可以勉强用经典力学来解释。

也就是金属有高电导,反射率本来就高,透射光会被焦耳热耗散。

当然了。

这个解释比较浅显,根本原因还是需要量子力学才能解释,涉及到了金属中的电子能级问题。

众所周知。

各种颜色的光本质是各种波长的电磁波。

按照量子力学,物质中的电子可以处于各种或连续或分离的能量上,称为能级。

如果低能级的电子遇到一个能量合适的光子,就会吸收这个光子的能量,跳到一个更高的能级上——能量合适的意思,就是光子的能量等于高低能级之差。

一个波段的光是否会被吸收,就取决于是否存在这样的电子和两个能级。

如果不被吸收,光就通过了物质。

这就是透明。

举例而言。

如果一种物质的能级是小于等于0与大于等于5,所有的电子刚好填满小于等于0的那些能级。

那么光子的能量至少要达到5才能被吸收,小于5的那些光就通过了。

金属不透明,是因为金属中的电子能级在很大范围内是连续的,任何能量的光子进来都能被吸收。

没用的知识又增加了.JPG。

话题回归原处。

因此对于金属阳极而言。

理论上根本不可能出现一束光从左侧穿过,接着又从右侧更下方区域出现的情况。

要么完全被阻挡,要么从某个缝隙透过——但如果是这种情况,那么射入点和射出点必然处于相同的位置。

换而言之。

生成这束异常光线的源头不是阴极也不是管内的空气电离,而是.......

阳极本身!

想到这里。

高斯的心脏重重的漏跳了一拍,转头看向法拉第,问道:

“迈克尔,阳极是哪种金属?”

法拉第微微一愣,下意识便脱口而出:

“钨板!”

旋即他骤然想到了什么,猛的转头看向徐云。

不过令他惊讶的是......

徐云此时的表情,亦是夹杂着费解、震惊与疑惑。

以法拉第的阅历判断......

这还真不像是假的。

随后他与高斯对视一眼,沉吟片刻,出声对徐云问道:

“罗峰同学,肥鱼先生有说过为什么会选择钨板做阳极吗?”

徐云这才回过神,再次一脸呆萌的摇了摇头:

“我不到啊。”

法拉第认真的盯了他几秒钟,心中不由产生了些许疑惑。

难道说这事他真不知道?

毕竟钨板这东西也算是常见电极,有些时候甚至要比锌板还更容易获得,实验室内并不少见。

一块直径一厘米的钨板,也不存在成本高低的说法。

加之“肥鱼”的居住地是尼德兰,那边又盛产钨板.....

如此一来,用巧合倒也能解释过去......

想到这里。

法拉第虽然心中还有犹疑,但依旧缓缓收回了目光。

看着重新将注意力放回真空管的法拉第,徐云不由轻轻舒了口气。

还好还好,这次总算是糊弄过去了。

虽然从理论角度上来说,铜板、锌板都可以激发出这个特殊射线。

但这些材质的激发条件比较复杂,最少需要一个高压发生器。

高压发生器这玩意儿虽然不难找,但想要将它合适的加入阴极射线的研究过程却不是一件易事。

一旦等到法拉第等人发现其实不需要高压发生器就能生成阴极射线,那么很容易便会将神秘射线的出现原因怀疑到自己身上。

这显然不是一件好事。

实际上。

徐云这次也确实没有引导法拉第等人发现新射线的打算,他的预期目标其实到阴极射线就完事儿了。

结果没想到他费尽心思的将历史往前推了一小步,小麦这个二愣子...或者说气运之子,傻乎乎的再将历史往前踹了一脚......

没错。

气运之子。

为啥要这么说呢?

原因很简单。

小麦发现的这种光不是其他东西,正是赫赫有名的.......

X射线!

历史上X射线的发现者是威廉·康拉德·伦琴,他发现X射线的过程被记录在了小学(还是中学忘了)课本上。

那是在1895年11月8日的傍晚,伦琴例行开始研究起了阴极射线。

当时为了防止外界光线对放电管的影响,也为了不使管内的可见光漏出管外,他把房间全部弄黑,还用黑色硬纸给放电管做了个封套。

为了检查封套是否漏光,他给放电管接上电源,他看到封套没有漏光而满意。

可是当他切断电源后,却意外地发现一米以外的一个小工作台上有闪光,闪光是从一块荧光屏上发出的。

然而阴极射线只能在空气中进行几个厘米,这是别人和他自己的实验早已证实的结论。

因此伦琴做出了一个判断:

这不是阴极射线,而是一种新射线。

后来伦琴经过反复实验,最终确定了这是一种尚未为人所知的新射线,便给它取了个名字:

X射线。

再后来,一个经典出现了:

某天他夫人到实验室来看他时,他请她把手放在用黑纸包严的照相底片上,然后用X射线对准照射了15分钟。

显影后。

底片上清晰地呈现出他夫人的手骨像,手指上的结婚戒指也很清楚。

许多人时隔多年,都对伦琴夫人的那张手骨照片印象深刻。

后来伦琴还凭此获得了诺贝尔奖,成为了第一届诺贝尔物理学奖的得主。

但一方面。

由于受众年龄的问题,课本上对于伦琴发现X射线的过程并没有太过深入的进行描述。

在原本历史中,伦琴发现X光的过程其实远远没有书上写的那么简单。

读过光学的同学应该都知道。

光,实际上就是能量的传递,其本质是一种处于特定频段的光子流。

光源发出光,是因为光源中的电子获得额外能量,在跃迁过程中以波的形式释放能量。

太阳光、电光、火光都是如此。

因此呢。

本质上光又是一种电磁波,是依靠光子传递的能量信息。

有能量,那么自然就有频率之说了。

人眼在长期进化中,只对波段约380~780nm的频段感光,因此这个特定频段的电磁波被称为可见光。

也就是赤橙黄绿青蓝紫等等。

而除了可见光之外,还有许多人眼看不见的光。

如无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线,就属于看不见的光。

这些光都是电磁波谱中的某一个波段和频率。

X射线是仅次于γ射线的电磁波,波长在10纳米~0.01纳米之间,频率在3^16~3^20赫兹之间,能量为124eV~1.24MeV。

这是每一个光子的能量,x射线属于高能射线,因此它的穿透力很强。

当X射线照射人体时。

一部分x射线被人体物质吸收,大部分则会从原子隙缝穿越透过。

频率越高波长越短的X射线能量越大,穿透能力越强。

在穿透物体的过程中。

根据物体的密度和厚度,X射线的吸收度不一样。

因此穿越的X射线就有强有弱,这样就在感光胶片中显示出被穿越物体的结构来——这就是后世X光的原理。

说到这里,那么问题就来了:

既然X射线是不可见光,那么伦琴是怎么注意到它的呢?

课本上只是写了伦琴在真空管外的屏幕上发现了光点,但X射线不可见,理论上也注意不到它才对嘛。

当然了。

看到这里,或许有人会问:

不对吧。

为什么紫外线可不见,但紫外线灯却能看到紫光呢?

原因很简单:

因为紫外线灯的厂商在灯内加入了光引发剂或光敏剂,经过吸收紫外线光后产生活性自由基或离子基,从而引发聚合、交联和接枝反应。

这个过程有个专属名词,叫做UV固化。

UV光辐射物理性质类似于可见光,所以你才能见到紫外线灯的‘光线’。

真正的紫外线,你是看不到的。

因此对于伦琴而言。

即使在密闭的屋内,顶多也就阳极处会因为电离效果而出现少许光线(也就是法拉第他们观察到的射出点),而末尾处应该是看不到才是。

真正帮助伦琴发现X射线的,其实是一种叫做氰化铂酸钡的东西。

它在与X射线接触后,便会发出一种可见的荧光。

氰化铂酸钡是一种19世纪常见的涂料,实验室和文艺创作中都很常见。

当时伦琴见到投射有X射线光斑的东西,便是一枚涂有氰化铂酸钡的荧幕。

而如今这间实验室内。

唯一涂有氰化铂酸钡的,便是.......

小麦所见到的那个花瓶外饰。

所以有些时候徐云真的不得不怀疑,世上是不是真有气运之子这种说法。

在他的计划中。

之所以会在实验过程使用钨板做阳极,目的只为了将它固定成一种阴极射线研究的常用材料。

就像电解池常用铜棒一样,让后人养成一种习惯。

等使用的人一多,短则三五年,长则十一二年。

总会有人凑巧的见到X射线打在类氰化铂酸钡材料上的现象。

届时呢,徐云已经安然魂归故里(?)。

时间上又与现如今有一定缓冲期,无疑称得上是一个非常精妙的安排。

结果谁能想到。

小麦这货不讲武德,愣是找到了屋内唯一涂有氰化铂酸钡的花瓶,它还偏偏就在X射线的光路上.......

与此同时。

一千公里外的尼德兰。

一座叫做阿佩尔多恩的小城里。

某所幼儿园内。

一位正在准备午睡、面容看上去普普通通的小男孩,忽然伸出手,抓了抓空气。

不远处的保育员见到了这一幕,便走过来问道:

“发生了什么事吗?”

小男孩下意识的张了张嘴。

不知为何,他忽然感觉心中空落落的,仿佛......

有什么东西失去了一般。

不过最后,他还是摇了摇头:

“我没事,桑奇老师。”

“那就先睡午觉吧,伦琴。”

...............

------题外话------

推一本书,《我在不列颠当锦衣卫》,剧情就是明朝殖民了全世界,东方蒸汽朋克,机械科技和超凡力量。有点克苏鲁和scp元素,感兴趣的可以去看看哈,也是个老牌作者了

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