“算了,不考虑了,还是让《science》的编辑烦恼去吧!”孙元起心想。至于能不能发表,这从不在孙元起关注的范围内。试想能写《
理学史》的东西,能不重要么?这么重要的东西,能不发表么?然后便把论文装
信封,寄给了
国。
早在1887年,德国理学家赫兹第一个观察到用紫光照
的尖端放电特别容易发生,这实际上是光电效应导致的。由于当时还没有电
的概念,所以对其机制不是很清楚。直到1897年,汤姆逊发现了电
,人们才注意到一定频率的光照
在金属表面上时,有大量电
从表面逸
,人们称之为光电效应。1902年,法国
理学家林纳发现了光电效应的四个主要特征:(1)当光照到金属表面时,电
几乎同时发
来;(2)单位时间逸
的电
数目正比于光的
度;(3)光电
的最大能量和光
无关;(4)对特定金属表面,都分别有非常确定的截止频率(也称为阈频率),
光的频率必须超过这个截止频率,才能产生电
,否则,不论光
多大,都无电
逸
。
这篇论文了孙元起两个月的时间,写了九十多页。写完之后,才有些犹豫,这么个大小的篇幅有
儿不上不下:作为一本专著,嫌小;作为一篇论文,太大。
1922年,因斯坦因光电效应获诺贝尔
理奖。而康普顿因发现康普顿效应、威尔逊因发现用蒸汽凝聚观测带电粒
轨迹的方法,分享了1927年的诺贝尔
理学奖。由此可以想见这些发现与发明的
大影响。
同时也指,
据光量
说可以立刻解释光电效应,但是用来解释光的
涉和衍
现象时又会遇到困难。从而认为光
有“波粒二象
”
论文第二分起,开始发展在之前《辐
度与光波长之间的函数关系》中提及的量
学说,提
了光的粒
说“光量
假说”用来解决光电效应问题。认为应当把光当成是由一个个的能量包所组成的,每一个能量包的能量是E,且每一个包都以某
方式保持其本
,以致使其全
能量可以集中在一个单一电
上。光在空间的传播像粒
那样运动,当光
到金属表面时,能量为E的光
被电
收,电
把这能量的一
分用来克服金属表面对它的束缚,另外一
分就是电
离开金属表面后的动能。并得
著名的光电方程。即光
能量小于金属表面对电
的束缚时,电
不能脱
金属表面,因而没有光电
产生;当光
能量大于金属表面对电
的束缚时,电
会立即脱
金属表面,以剩余能量作为动能运动;光
的频率决定了光
的能量,也就决定了电
的能量;光
的
度只是决定光
的数目,光
多,产生的光电
也多。这样,经典理论不能解释的光电效应就被解释了。
n)、英国理学家威尔逊(wilson)等人的结论,其中勒纳德、
因斯坦、康普顿、威尔逊都是诺贝尔
理学奖的得主。由此可见这篇论文的分量。想了很久,给论文定名为《光电效应:从现象到本质》。虽然很想起个“光是一
粒
”之类
引
球的名字,想想还是算了。
在忙中,日
过得飞快。
这天孙元起拖着疲惫的回到院
。刚
院
,就看见韩蘧、顾之麟他们陪着陈
孙元起的论文就从剽窃林纳的发现开始,首先用实验表明光电效应的四个主要特征,并测几
金属的截止频率。然后说明光电效应的实验规律不能用已有的波动说理论加以解释。经典
理认为,电磁波是一
横波,其能量连续分布在波上。当它照在金属上时,横向电场作用到金属表面的电
上,电
就得到能量。当电
集聚的能量达到一定程度时,电
就能脱离原
的束缚而逸
。电磁波的
度和电场
度的平方成正比,因此,给予电
的能量肯定应当取决于电场
度,所以我们应当期望
电
的最大能量取决于光
(每秒
到单位面积的能量),而和频率无关。但从实验观察中可知,绝非如此。这是论文的第一
分。
等孙元起论文投寄去的时候,已经是1899年的九月了。京师大学堂、崇实中学都已经结束暑假,开始了新学期。孙元起又开始了每天的奔波。至于孙元起的那四个学生,每天脚不沾地,字典才编了一半儿。那两个班的小学生,也一切照旧。孙元起已经开始考虑给他们是不是要给补上一门“思想品德”课。嗯!招聘老师也是必须的。
接着,是论文的第三
分,则是包括密立
、康普顿、威尔逊所
的实验…因为孙元起手中没有实验
材,只能设计实验方案,并“预计”实验结果。比如,仔细测量了光的频率和逸
电
能量之间的关系“可以”验证了光电效应量
公式。把X
线投
到石墨上,以观测被散
后的X
线,可以发现其中有两
不同的频率成分:一
与
线相同,另一
则会低于
线。使用“设想”中的云室,可以观测到带电粒
的轨迹。这表明起作用的不仅是光
的能量,还有它的动量…因为现在,伟大的
因斯坦还没有提
狭义相对论,所以很多东西需要、曲折地隐晦地指
。这比直接指
还麻烦。