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光学简史之十二:魔鬼出世,爱因斯坦终于结束了光学之争

 快乐老年435 2019-02-04

爱因斯坦毕业之后,并没有象那些前辈们一样在大学里找到教职,只好托人在瑞士伯尔尼专利局找到了一个专利员的工作,虽然这工作不太风光,但是他也收获了爱情,和赫兹不同的是,他的爱人是大学同学,找到工作后,俩人就结婚了。

光学简史之十二:魔鬼出世,爱因斯坦终于结束了光学之争

爱因斯坦也曾是英俊少年


光学简史之十二:魔鬼出世,爱因斯坦终于结束了光学之争

爱因斯坦的前妻米列娃

也是和赫兹不一样,赫兹的妻子不懂物理,米列娃却是高材生,所以夫妻二人在柴米油盐之余可以一起讨论一下物理。

1905年,爱因斯坦发表了五篇论文,每一篇都是惊世之作,都有资格角逐诺贝尔奖,所以这一年被称为“爱因斯坦奇迹年”,在物理学不长的发展史上,也只有牛顿的乡下隐居岁月可以媲美。

其中一篇叫做《关于光的产生和转化的一个试探性观点》,这一篇就是关于“光电效应”的。爱因斯坦指出光是一群离散的量子,而不是之前认为的连续性的波。

爱因斯坦认为组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。如果光子的频率大于某极限频率,则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸,造成光电效应,这种说法解释了为什么光电子的能量只与频率有关,而与辐照度无关。

依靠对光电效应的解释,爱因斯坦和普朗克,还有玻尔一起开创了一门新的科学,这就是量子论。

但是爱因斯坦的解释招来了大量的诘难,事情往往如此,人们似乎都忘了当初微粒说的支持者是如何反驳托马斯.杨了,现在波动说站了上风,又用同样的偏见来驳斥光子说。

其实这也不算一种偏见,因为物理学家们最相信的是实验,而不是理论,任何一种理论在未经证实之前都是假说。

当初就是菲涅尔的实验证实了泊松亮斑,波动说才大行其道,也正是赫兹实验证实了电磁波的存在,人们才承认了光是一种电磁波。

爱因斯坦的解释当然不能因为他是爱因斯坦就可以不做实验,何况当时爱因斯坦初出茅庐,还没有后来那么大的名声。

终于轮到美国人上场了,美国科学家密立根决定做一下实验,就是那个油滴实验测量电子电量的密立根,当初的油滴实验因为编造数据一直被人怀疑,这次密立根决定好好做一次实验。

光学简史之十二:魔鬼出世,爱因斯坦终于结束了光学之争

密立根

1916年,密立根发表了他的实验结果,证明了爱因斯坦的光电效应解释,而且也重新测定了普朗克常数。

1921年,爱因斯坦因为光电效应获得了诺贝尔奖,这个奖对他来说太重要了,因为在他和米列娃离婚的时候就约定,如果日后爱因斯坦获得了诺贝尔奖,那么奖金要归米列娃,爱因斯坦也真敢许诺,这跟我要是中了彩票,就把奖金给你没什么区别,这要是碰上别的女人,早一巴掌呼过去了,可是作为爱因斯坦的老婆,米列娃也不是凡人,她居然同意了,而且也得到了。

可是问题来了,光到底是波呢?还是粒子呢?双方都有理论,还都有实验支持,只能既是波又是粒子了,这就是光的“波粒二象性”。

是不是很神奇呢?敢情吵了这么多年都白吵了,那么是不是只有光具有这特性呢?

还真不是,所有的微观粒子都具有波粒二象性,那么宏观物体呢?是不是也具有呢?

1924年,德布罗意提出了物质波的概念,认为任何物质都具有波粒二象性,只是宏观物体波动性极小,观察不到而已。

光学之争,算是结束了,以后就是神奇瑰丽的应用了,我们现在生活中的各个方面都有赖于这些大神的贡献,他们才是人类真正的脊梁。

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