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第1章 容光焕发(第3页)

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粒子理论解释不了这一点,但绕过物体的波可以解释。

携带这些波的物质,起初笛卡尔称之为实空,后来它有了更奇特的名字—“以太”

光的本质终于确定了。

笛卡尔的思想无疑是超前的,但直到有了实验证明他的思想才被接受。

这是个有力的暗示,让你不要把笛卡尔放在马前面。

我差一点要为那个笑话感到抱歉。

(2)差一点。

世纪灾难

到20世纪初,再也没有人质疑光的构成了。

托马斯·杨已经彻底解决了这个问题。

然而,还有一些事情被忽略了,最值得注意的是光与热物体相互作用时发生了什么。

要理解其中的奥秘,我们就不得不谈到软管。

想象一根软管,它的喷嘴连接在一个盒子的底部,当软管接通水的时候,盒子就会逐渐充满水。

现在,假设我们在盖子上戳三个孔:一个小孔、一个中孔、一个大孔。

同样,我们接通水,水还是会充满盒子,然后从顶部的孔里流出。

很明显,最大的孔水流最多,而最小的孔只有很细的水流。

这个装置没什么意义,只不过操作起来很简单。

我们从盒子底部泵水,水从顶部的孔里流出。

物体变热时为什么会发光?上述实验是个很好的类比。

物体变热时会吸收热能,吸满热能后,热能就以光的形式释放出来。

在这个类比中,软管中的水代表施加在物体上的热,而孔代表发射出来的不同类型的光:小孔代表红外线(能量太低,所以看不见),中孔代表可见光(从红色到紫色),大孔代表紫外线(能量太高,所以看不见)。

深色物体在这种热光转换中效率最高,因为它们吸收所有的热量。

用物理学术语表示,理论上完美的吸热体被称为“黑体”

(尽管它并不是字面上的黑色物体)。

整个过程可以用简单的瑞利-金斯定律来恰当地描述,这是个很好的近似解,尤其是在低温到中温范围。

但当物体被加热到高温时,就会出现一些非常奇怪的事情。

从逻辑上讲,热物体发出的大部分光应该是紫外线,因为紫外线是能量最高的光(相当于盖子上最大的孔)。

但实际上,物体发出的几乎所有光都是中等波长的。

热物体发出的光有一点点红外线和一点点紫外线,大部分是黄光或橙光,这可解释不通。

就好比盒子里充满水,然后水几乎全从中孔喷出来,而不是从大孔喷出来。

事实上,相较于我们的三孔类比,真实情况甚至更令人困惑,因为真实的光并非只有三种类型,而是可以有它喜欢的任何能量。

更准确的画面可能是这样的:想象一下,沿着盒子顶部切割出一条狭缝,却发现水只从狭缝中部涌出,而没有从边缘渗出。

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