光電效應(yīng),指的是路德維格.施坦因閣下在前幾年發(fā)現(xiàn)的一個特殊而有趣的現(xiàn)象,當(dāng)光照射在金屬薄片的時候,金屬薄片上會產(chǎn)生細(xì)微的電流,最開始的解釋中,法師們認(rèn)為光具有能量,而這個能量通過照射轉(zhuǎn)移到了金屬薄片上,從而導(dǎo)致了電流的產(chǎn)生。
但施坦因閣下在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),光照射在金屬薄片上產(chǎn)生的電流并不會隨著光照強(qiáng)度的變化而變化,這與光的波動說違背,因?yàn)楸娝苤?,倘若光是一種波,那么光照強(qiáng)度越強(qiáng)的光,自然也就擁有更多的能量,從而會導(dǎo)致更強(qiáng)的電流,可實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻與之違背。
同時,按照光的波動性理論,如果入射光強(qiáng)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(shí)際的情況卻是,只要光照能夠產(chǎn)生電流,那么無論強(qiáng)弱,電流都會立刻產(chǎn)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(fā)現(xiàn),不同種類的光照導(dǎo)致的電流強(qiáng)度不同,由此,他給出的解釋是光是由粒子構(gòu)成,不同種類的光是由不同的粒子構(gòu)成,這些粒子攜帶有不同的能量,因此才會產(chǎn)生不同的電流。
由此,施坦因閣下便成為了光的粒子說的堅(jiān)定支持者,有關(guān)光本質(zhì)的論戰(zhàn),持續(xù)至今,依舊沒有定論。
萊納今天便是要重復(fù)這個實(shí)驗(yàn)。
只不過,擁有地球的記憶,他自然有了一些方向。
實(shí)驗(yàn)室里,萊納提前布置好了實(shí)驗(yàn)設(shè)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(nèi)顏色穩(wěn)定的光,通常被用作一些舞臺效果,鮮少用作魔法實(shí)驗(yàn)。
萊納已經(jīng)檢查過這些光生成法陣,它們實(shí)際上是能夠產(chǎn)生穩(wěn)定頻率的光,萊納將其設(shè)置在暗室中,用來作為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的光源。
金屬薄片也有幾種備用,以用來做對照組的實(shí)驗(yàn)。
整個實(shí)驗(yàn)在一個真空暗室中進(jìn)行,經(jīng)過特殊處理的金屬薄片在其中不會被氧化導(dǎo)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(yīng)射出的電子從一開始就做減速運(yùn)動,倘若電子在抵達(dá)薄板的時候,速度正好為零,那么就可以根據(jù)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(chǎn)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(xù)理論進(jìn)行驗(yàn)證。
萊納使用法師之手操作著實(shí)驗(yàn),一邊記錄下數(shù)據(jù),他對不同材質(zhì)的金屬薄片與同一種光,以及不同的光與同一種材質(zhì)做了好幾組對照實(shí)驗(yàn),一個上午過去了,他才完成了大約四分之一的實(shí)驗(yàn)量。
在食堂隨意吃了點(diǎn)午餐,萊納又回到實(shí)驗(yàn)室繼續(xù),直到深夜,他才終于將所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量完畢。
匆匆整理好實(shí)驗(yàn)記錄,萊納回到了辦公室,此時已經(jīng)是午夜零點(diǎn),第二天是休息日,學(xué)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的紙飄起,讓萊納能夠迅速演算。
根據(jù)施坦因閣下的解釋黑體輻射的理論,量子的能量是不連續(xù)的,其值是施坦因常數(shù)與量子振動頻率乘積的整數(shù)倍,萊納假設(shè)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(shù)的乘積。