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编辑 | 删除 科学日记--“量子”与金币

cannonball 发布于:

高中时物理比较强的朋友对“光电效应”应该还有印象吧,即使那些一上物理课就面有菜色的朋友恐怕也不会忘得一干二净。

 

物理学家们试图解释光电效应时遇到的困难是:有的光,即使很微弱,照射金属板也有电子逸出;而有的光,虽然很强烈,照射金属板却没有电子逸出。

 
正当科学界一片茫然时,伟大的爱因斯坦又一次站出来显示了舵手的魅力。他将“能量是不连续的(量子)”这一概念运用到光学领域并获得了成功。
 
为了说清“不连续”这个概念,我们先去“很远很远王国”走一趟,那里的国王命令他的央行只能发行5元和20元的金币。这样做的直接后果就是,没有商品是在5元与10元之间标价的。“什么!你认为这个可爱的Shrek值5.6元?对不起,在俺国,看你顺眼5元拿走,不顺眼,10元没商量!”
 
由于货币单位是不连续的,造成商品只能以不连续的价格出售。
 
更形象的例子是,很远很远王国的人民生育能力都很强,加上没有政策限制,所以每家都是一窝一窝的。然而,即使再能生的家庭,在每个孩子间也没有半个孩子来生出,要么1个,要么2个,谁也生不出1.5个孩子来。
 
通过上面两个例子可以说,如果把“能量”看成“很远很远王国”的一箱钱或一个家庭,打开来,你要么看到5元或20元的金币,要么看到一个个完整独立的孩子,绝对没有什么中间性的、起连续作用的东西了。
 
在这样一个神奇的王国里,有一年闹饥荒,一个面包卖到100元还是供不应求,于是国王被迫出台了一项新法规:面包销售商只能接受20元的金币!
 
新法规让人哭笑不得---即使你有百万家产,如果不幸都是5元面值的,你还是一块面包都买不到;假如你只有20元,碰巧又是20元面值的,你总算买到面包活了下来。
 
爱因斯坦认为,电子只有受到单位能量比较高的光子轰击才能逸出。有些光虽然比较强,但量子的能量很小(相当于百万家产却都是5元面值的),所以不能导致电子逸出(买不来面包);有些光虽然弱,但量子的能量相对较大(只有20元却恰巧是20元面值的),所以导致电子逸出(买到了面包)。
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