第412章 论文发表!光的波粒二象性被证明!物理学界轰动!
吴有训不愧是华夏物理学的天才。
他直接根据李奇维的理论,把原本无意间发现的康普顿效应给设计出来了。
当初论文发表后,他在和康普顿讨论方案时说道:
“既然我们想验证光具有动量,那就直接让它和物质相撞就行。”
“然后观察光在碰撞之后,是否有动量的改变。”
康普顿问道:“那要怎么测量光的动量呢?”
吴有训笑道:“布鲁斯教授的论文里不是有公式了吗?”
康普顿恍然大悟,“你是说p=hv/c。”
吴有训点头道:
“如果动量p改变,由于h和c都是常数,那么就意味着频率v会改变。”
“为了方便,我们用波长λ来代替v。”
“根据光速=波长x频率,即c=λxv。”
“代入后可得p=h/λ。”
“这是用波长来表示光量子的动量。”
“好了,现在我们可以设计一种这样的实验。”
“因为x射线就是光的一种,所以我们选用它是完全没问题的。”
“当x射线与物质作用时,由于原子内部大部分都是空的,所以大部分x射线都会直接穿透,不发生作用。”
“但是肯定有一小部分x射线会与电子发生碰撞。”
“光量子和电子的碰撞就是两个台球碰撞一样。”
“在这个过程中就会发生动量的变化。”
“光量子会把自己的一部分动量,通过碰撞传递给电子。”
“光量子的动量降低,电子的动量增大。”
“那么根据公式p=h/λ,当p降低时,说明λ是增大的。”
“也就是说与电子碰撞后的光量子,它们的波长应该是变大的。”
“只要我们能检测到这些变大的波长,那就足以说明光具有动量。”
“从而证明了光确实具有粒子性。”
“即:光的波粒二象性是正确的。”
哗!
当吴有训说完实验思路后,康普顿只觉得世界是如此美妙。 他完全被吴有训的天才折服了。
“吴,我真是爱死你了。”
“我研究了那么多年光的波粒二象性,都比不上你今天讲的内容。”
“这就是所谓的天才吗?”
忽然,康普顿又问道:
“那我们如何测量碰撞后x射线的波长呢?”
“现在可没有什么仪器能直接测量光的波长。”
吴有训早有准备,只见他在纸上唰唰写下推导过程。
“我们没必要直接测量波长的精确值。”
“只要算出碰撞前后波长的差值就可以。”
“如果差值为正,那么就说明碰撞后的波长是大于碰撞前的波长的。”
“x射线与电子碰撞后,散射后的x射线肯定会发生角度的变化。”
“即入射x射线和散射x射线之间,会形成一个夹角θ。”
“那么根据能量守恒定律,最终我们会得出波长差值和这个夹角的关系。”
“你看,就是这个”
说着,吴有训还配了一张示意图。
“至于如何显现x射线的轨迹,我想我们正好可以使用到一个仪器。”
康普顿问道:“什么仪器?”
吴有训笑道:“威尔逊云室!”
“我最近研究过这个仪器,发现它对于观察微观粒子的轨迹特别好用。”
“我们可以让碰撞过程在威尔逊云室中发生,这样就能直接在里面测量角度了。”
“咱们实验室的这台云室应该是改进后,效果很好。”
此刻,康普顿已经兴奋的瞪大双眼。
吴有训的推导简直是天衣无缝。
如此一来,实验就变得更加简单。
只要测量x射线在碰撞前和碰撞后的角度差,就能计算出它们的波长差。
从而证明波长确实发生了变化。
最后证明光量子的动量发生变化。
一环扣一环,逻辑严密。
最后,康普顿问了一个至关重要的问题。 “吴,你怎么知道x射线与物质相互作用后,会发生这种效应呢?”
“x射线已经被研究那么多年了,它与物质的碰撞也有很多人研究。”
“但是我从没听说过,有谁发现碰撞后波长会变长的。”
吴有训笑道:
“我只是从理论上分析而已。”
“至于实验具体是什么情况,只有做了才知道。”
“其他人发现不了,不代表就不存在。”
“而是因为他们没有理论指导,或许出现了这种现象,但被忽略了。”
“而现在,我们是带着答案找过程,那就容易很多。”
“康普顿,振作起来,我相信我们一定很成功。”
康普顿听完吴有训的分析,发现对方说的确实有道理。
“你他娘的还真是个天才!”
于是,二人就立刻开始实验。
他们首先使用的材料是石墨晶体。
因为石墨比较薄,比较容易测量角度。
在经过一个多月的疯狂测试后,石墨与x射线的碰撞实验,大获成功。
他们俩终于发现了x射线的波长变长的现象。
这绝对是一种全新的物理现象。
只有用布鲁斯教授的光的波粒二象性才能完美解释。
用传统物理学没有办法解释这种现象。
吴有训和康普顿相拥而笑。
但是他们没有停下来放松,因为一种材料可能会存在误差。
于是,他们继续测试了其它种类的材料。
直到今天。
吴有训笑道:“康普顿,这应该是第十种材料了吧。”
康普顿这些天早已累的虚脱,但他却无比开心。
“没错,十种材料,全部都发现了波长变长的情况。”
“这充分说明这种现象和材料本身无关,就是光的性质。”
“吴,我们俩证明光的波粒二象性了。”
“哦,上帝啊,我现在不会是在做梦吧。” 说完,他狠狠地捏了自己的脸,痛的哇哇叫。
但是痛却快乐着。
他康普顿是别人眼中的愣头青。
博士选了一个最难的课题,差点没有毕业。
毕业后,没有去找大佬跟着学习,反而和一个本科生混在了一起。
虽然这个本科生是物理奥赛金牌得主,但那不意味就能做出真正的物理成就。
但是他依然没有任何犹豫,和吴有训成为了搭档。
因为当初在婆罗洲时,二人就一见投缘。
他们二人本来都可以跟着大佬。
康普顿可以跟着密立根教授,吴有训更是可以跟着布鲁斯教授。