首页 男生 历史军事 从剑桥留学生到物理学之神

第282章 受激辐射!激光原理!验证光的波粒二象性!

   爱因斯坦在电子自发吸收和自发辐射,两种跃迁方式的示意图旁,又加了一个示意图。    只不过这个示意图相比前两个,多了一个东西。    左边有一小段带箭头的波浪线。    右边是两小段同样的波浪线。    这表示它们应该是同样的东西。    爱因斯坦说道:“这个波浪线箭头代表一个光量子。”    “而示意图表示的,就是光量子和激发态电子碰撞的过程。”    “当电子已经处在激发态时,如果这时候我们用一个光量子去撞击电子,那么电子并不会吸收这个光量子的能量。”    “电子会受到碰撞,立刻向低能级跃迁。”    “而且在跃迁的过程中,会释放出和碰撞它的光量子一模一样的一个光量子。”    “波长、偏振等性质完全一样。”    “这种电子跃迁方式,我把它叫做【受激辐射】。”    “用于撞击的光量子的能量,需要等于高能级和低能级的差值。”    接着爱因斯坦开始计算,把光量子和电子看成小球,使用力学公式进行模拟计算。    “我想在座的各位,一定会有疑问。”    “这个所谓的受激辐射和自发辐射有什么区别吗?”    “因为两种过程中,电子发射出的光量子的频率都是一样的。”    “它只和能级差有关。”    “是的,光量子的频率没有区别。”    “但是自发辐射的光量子形成的电磁波,它们的相位、偏振、传播方向各不相同。”    “而受激辐射的光量子形成的电磁波,与外来光量子的性质完全一样。”    “因此受激辐射发出的电磁波具有相干性。”    哗!    一说到相干性,在场的哪怕是学生也都能理解。    因为相干是波动学最基础的概念。    所谓相干就是相互干涉。    如果两个或以上的波,它们的频率相同,相差恒定,那么它们就是相干的波。    电磁波也是波动。    所以也有相干的性质。    如果两束光的频率相同,相差恒定,那么它们就是相干光。    否则就是不相干的光,比如白炽灯的光、太阳光等,都是杂乱的非相干光。    相干的光,可以发生相长干涉和相消干涉。    也就是通常所说的加强或者减弱。    而爱因斯坦提出的受激辐射相干光,不仅仅是频率、相差相同,就连偏振方向和传播方向都是相同的。    这可是非常难得的情况。    如果他的理论真的能实现,那一定大有用处。    李奇维看着爱因斯坦分享完他的理论,心中佩服的五体投地。    真实历史上,爱因斯坦在发表完广义相对论之后,就成为了物理学的一代宗师。    闲来无事,他觉得太无聊了。    于是干脆研究一下量子论吧,谁让它现在很火热呢。    没想到,这随便一研究,就搞出了一个重大成果,也就是所谓的受激辐射。    这个理论就是后世激光的基础。    通过这种方式,大量相干的光量子可以叠加在一起,向前传播而不会四面八方扩散。    在极小的面积内,有大量相干光,所以光的强度会非常非常高。    从而形成所谓的激光。    它的全称就是:原子受激辐射的光。    激光是20世纪以来,继核能、电脑,半导体后,人类的又有一个重大发明。    它被称为“最快的刀”、“最准的尺”“最亮的光,”,在无数的领域都有重要的作用。    人类发明的第一束激光是在1960年。    而它的原理是爱因斯坦在1916年就提出。    爱因斯坦简简单单就领先时代四十多年。    这也是理论远远超前实验的例子。    此刻,在场的大佬们都被爱因斯坦的理论功底折服。    竟然凭借理论推导,就发现了一个全新的跃迁方式。    而且这个理论好像还有很大的应用价值。    “果然不愧是和布鲁斯一起发表狭义相对论的人,这个想法确实很天才。”    “我甚至觉得凭借这个理论,未来是不是会造出一种光武器。”    “如果有无穷的光叠加的话,那形成的能量将会非常恐怖。”    “爱因斯坦这是弄出了一个了不得的东西啊。”    大佬们果然是站得高看得远,很快就发现受激辐射的应用潜力。    不过,这对仪器的精密程度和材料要求非常高。    凭借现在的技术,想要实现受激辐射,并且把它应用,无异于天方夜谭。    因此,大家主要还是关注其理论价值。    此刻,玻尔重重舒了一口气。    “还好,这只不过是对模型的补充而已。”    “反而变相地证明了玻尔模型的可扩展性。”    玻尔心情极好。    爱因斯坦看似在挑战玻尔模型,找出它的不足之处。    其实是从另一个角度,证明了玻尔模型的正确性。    果然是导师的好友,原来是来帮我的。    这时,李奇维也是满脸佩服地说道:“真是精彩的理论,爱因斯坦。”    “你要是全力加入量子论的研究,一定能取得更大的成果。”    爱因斯坦微微一笑,他正准备如此做。    因为某个天杀的把他的广相给夺走了。    导致老爱同学暂时失去了方向。    东一榔头西一棒槌,什么火热研究什么。    “哈哈,谢谢你的夸奖,布鲁斯。”    “我会好好考虑的。”    这一刻,在场的绝大多数人对于量子论,已经无比信服了。    他们想不到,那些大佬们要提出什么问题去质疑。    目前看,量子论没有任何的问题啊。    不管是从理论还是实验角度,它都是逻辑自恰的。    甚至还能基于这个理论,创造出全新的东西,比如爱因斯坦的受激辐射。    量子论真是好东西啊。    就在爱因斯坦准备下台,李奇维宣布进入提问环节时。    忽然,人群中站起来一个人。    李奇维朝对方看去,还是个熟人,正是他在美国见过一面的康普顿。    此时,康普顿的大哥卡尔赶紧把头埋低,脑门上冒出黑线。    “上帝啊,康普顿,你瞎凑什么热闹。”    “这里能有你说话的份吗?”    “连我都只能老老实实坐在这里听讲,你是要干啥,上天吗?”    然而无论他怎么拽康普顿的裤腿,对方死活不坐下,显然有话要说。    这时,众人也都朝他看去,发现是一个毛头小子,便不再注意。    估计是想出名的年轻人。    就是不知道实力怎么样了。    然而,前排的威尔逊转头看到康普顿后,顿时感觉心脏猛地一跳。    糟糕,是心动的感觉。    威尔逊想不明白,为什么这个年轻人会给他一种非常特别的感觉。    就好像...好像是命中注定。    他喃喃自语:“真是奇怪,我觉得未来,我肯定会和这个小伙子发生点什么。”    此刻,康普顿浑然不惧场内大佬们的眼光,而是坚定地看着李奇维。    李奇维也懵逼了,不知道对方是啥意思。    你现在可是小卡拉米,难道也要上来报告,不可能吧。    “哦,原来是康普顿,你有什么问题吗?”    李奇维的话让众人一惊,没想到布鲁斯竟然还认识这个年轻人。    那看来不能小觑对方了。    布鲁斯身边,没有无名之辈。    康普顿激动地说道:“布鲁斯教授您好,爱因斯坦教授您好。”    “刚才爱因斯坦教授利用光量子的概念,预言了受激辐射的存在。”    “但是据我了解,当前物理学界对于光量子还没有形成统一意见。”    “甚至布鲁斯教授您提出的,光具有波粒二象性的观点,也没有被完全认可。”    “但是我个人是认可这个观点的。”    “我认为光量子是存在的。”    “光也具有波粒二象性。”    “所以,我想问一下布鲁斯教授,该如何去做实验验证呢?”    “我想研究这个方向。”    轰!    康普顿的话让全场的人震惊了。    随即就是爆发出哄笑声。    卡尔的头埋的更低了。    自己这个弟弟是真牛逼。    你是什么身份,你认可有什么用。    果然,不少人开始议论纷纷。    “果然是初生牛犊不怕虎啊,年轻人就该有这样的勇气。”    “先树立一个小目标,然后朝它去努力。”    “呵呵,我看他是牛皮吹大了,认不清自己。”    “他以为谁都是玻尔和钱五师啊。”    “布鲁斯教授的成果,哪里是那么好验证的。”    “密立根仅仅验证了光电效应,就已经名声大噪,可见难度之大。”    众人的议论和质疑没有让康普顿失落。    他只是在静静等待李奇维的回答。    面对康普顿的提问,李奇维脸色古怪。    小伙子你也太心急了。    该是你的,跑都跑不了。    李奇维没想到,只是见了康普顿一面,就已经让对方提前关注光的波粒二象性了。    但是,他总不能直接说,别急,未来的你肯定知道。    于是,李奇维沉思了一会,笑着说道:    “抱歉,康普顿,我不能给你任何可行的建议。”    “不然的话,我早都自己去做了,哪还轮得上别人。”    众人哈哈大笑。    “不过,我可以提出几个方向,供你参考。”    “既然光具有粒子的特性,那就要通过粒子的实验去验证它。”    “比如光的碰撞行为、动量变化等等。”    “这些运动学的概念,是粒子才具备的。”    “如果光也是粒子,那它一定也有这些性质。”    “当然,说起来很简单,做起来会非常复杂。”    “光不是实心铁球,想让它表现出粒子性,就需要一些技巧了。”    李奇维的话不仅让康普顿沉思,就连在场的大佬们也是很有启发。    现代物理学的发展已经超乎了所有人的想象。    所以光具有波粒二象性,这种匪夷所思的情况,大家现在也不敢第一时间反对了。    虽然没有人能够想象,一个东西要怎么才能既是波又是粒子。    但无所谓了。    一切靠实验数据说话。    实验能证明它是,那它就是,你不用管它是什么样的。    人类不能想象的东西太多了。    而且布鲁斯的建议确实是一个可行的方向。    但是仅仅简单思考一下,就知道这个实验得多精密,不是随便就能成功的。    大哥卡尔松了一口气,康普顿的表现还行。    虽然狂妄了一点,但也符合他的年龄。    布鲁斯教授年轻的时候,那才叫真正的狂。    康普顿说声谢谢后,就坐下了。    在场的人都把康普顿的事,当成了一个小插曲。    然而,在不久的未来,他们就会震惊。    今天的插曲将会开启一段多么波澜壮阔的物理学史。    这时,李奇维顿了顿嗓子,瞬间引起了所有人的注意。    大家全都聚精会神,急不可耐的神色已经写在了脸上。    接下来就是最激动人心的时刻了。    大佬提问!    当然,任何人都可以提问。    只不过提问是非常考验个人能力的。    一个好的问题可以发人深思,但是一个差的问题只能贻笑大方。    李奇维笑着说道:“任何理论都是在不断的发展中完善的。”    “当一个全新的理论出现时,我们既不能盲目追捧,也不能无端打压。”    “而是应该抱着最科学严谨的态度,去研究这个理论。”    “这也是本次会议的最终目标。”    “我既然敢说,量子论是现代物理学的两大根基,那我就要对它负责。”    “所以,欢迎大家从各种角度,找出玻尔模型的不足。”    “让我们一起把量子论推到巅峰!”    轰!    会场顿时爆发出惊天动地的掌声。    所有人都被李奇维的大气魄所感染。    这才是物理研究该有的原则。    也是一个物理大师该有的胸襟。    一个理论公开拿出来讨论,所有人都可以质疑。    而不是像以前的牛顿力学一样,所有人只敢奉为圭臬,不敢挑战牛顿的权威。    物理学只有对错,没有权威!    即便是上帝,也要被纳入物理定律!    等到众人的情绪和掌声逐渐平复后,第一个提问者出现了。    赫然是迈克尔逊教授。    只见他笑着开口说道:“我年龄大了,怕待会就记不住问题了,我第一个提问吧。”    “玻尔,你看可以吗?”    哗!    会场顿时骚动起来。    没想到刚开始上场的就是诺奖大佬。    这也太劲爆了。    “我的上帝,这也太夸张了。”    “我以为大佬们都会最后才出手呢。”    “完了,大佬在前提问,我们哪还敢提问啊,恐怕会笑掉别人大牙。”    演讲台中央的玻尔也是一惊。    那可是诺奖大佬啊。    而且对方还是物理学界的老前辈,第一朵乌云的发现者。    玻尔知道迈克尔逊最擅长的就是精密光学。    看来对方的问题肯定和光谱学有关系了。    一时间,玻尔不敢大意,准备全力以赴。    他深吸口气,沉稳地说道:    “当然可以,迈克尔逊教授,欢迎您的提问。”
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