但科學家們很快就發現,他們陷入了一個巨大的困惑中。因為……這個現象沒有道理,它似乎不應該是這樣的啊。
我們都已經知道,光是一種波動。對於波動來說,波的強度便代表了它的能量。我們都很容易理解,電子是被某種能量束縛在金屬內部的,如果外部給予的能量不夠,便不足以將電子打擊出來。但是,照道理說,如果我們增加光波的強度,那便是增加它的能量啊,為什麼對於紅光來說,再強烈的光線都無法打擊出哪怕是一個電子來呢?而頻率,頻率是什麼東西呢?無非是波振動的頻繁程度而已。如果頻率高的話,便是說波振動得頻繁一點,那麼照理說頻繁振動的光波應該打擊出更多數量的電子才對啊。然而所有的實驗都指向相反的方向:光的頻率,而不是強度,決定它能否從金屬表麵打出電子來;光的強度,而不是頻率,則決定打出電子的數目。這不是開玩笑嗎?
想象一個獵人去打兔子,兔子都躲在地下的洞裏,輕易不肯出來。獵人知道,對於狡猾的兔子來說,可能單單敲鑼打鼓不足以把它嚇出來,而一定要采用比如說水淹的手法才行。就是說,采用何種手法決定了能不能把兔子趕出來的問題。再假設本地有一千個兔子洞,那麼獵人有多少助手,可以同時向多少洞穴行動這個因素便決定了能夠嚇出多少隻兔子的問題。但是,在實際打獵中,這個獵人突然發現,一切都翻了個個,兔子出不出來不在於采用什麼手法,而是有多少助手同時下手。如果隻對一個兔子洞行動,哪怕天打五雷轟都沒有兔子出來。相反,有多少兔子被趕出來,這和我們的人數沒關係,而莫名其妙地,隻和采用的手法有關係。哪怕我有一千個人同時對一千個兔子洞敲鑼打鼓,最多隻有一個兔子跳出來。而隻要十個人一起灌水,就會有一千隻兔子四處亂竄。要是畫漫畫的話,這個獵人的頭上一定會冒出一顆很大的汗珠。
科學家們發現,在光電效應問題上,他們麵臨著和獵人一樣的尷尬處境。麥克斯韋的電磁理論在光電上顯得一頭霧水,它不斷地揉著自己的眼睛,卻總是啼笑皆非地發現實驗結果和自己的預言正好相反。搞什麼鬼,難道上帝無意中把兩封信裝錯了信封?
問題絕不僅僅是這些而已。種種跡象都表明,光的頻率和打出電子的能量之間有著密切的關係。每一種特定頻率的光線,它打出的電子的能量有一個對應的上限。打個比方說,如果紫外光可以激發出能量達到20電子伏的電子來,換了紫光可能就最多隻有10電子伏。這在波動看來,是非常不可思議的。而且,根據麥克斯韋理論,一個電子的被擊出,如果是建立在能量吸收上的話,它應該是一個連續的過程,這能量可以累積。也就是說,如果用很弱的光線照射金屬的話,電子必須花一定的時間來吸收,才能達到足夠的能量從而跳出表麵。這樣的話,在光照和電子飛出這兩者之間就應該存在著一個時間差。但是,實驗表明,電子的躍出是瞬時的。光一照到金屬上,立即就會有電子飛出,哪怕再暗弱的光線,也是一樣,區別隻是在於飛出電子的數量多少而已。
但科學家們很快就發現,他們陷入了一個巨大的困惑中。因為……這個現象沒有道理,它似乎不應該是這樣的啊。
我們都已經知道,光是一種波動。對於波動來說,波的強度便代表了它的能量。我們都很容易理解,電子是被某種能量束縛在金屬內部的,如果外部給予的能量不夠,便不足以將電子打擊出來。但是,照道理說,如果我們增加光波的強度,那便是增加它的能量啊,為什麼對於紅光來說,再強烈的光線都無法打擊出哪怕是一個電子來呢?而頻率,頻率是什麼東西呢?無非是波振動的頻繁程度而已。如果頻率高的話,便是說波振動得頻繁一點,那麼照理說頻繁振動的光波應該打擊出更多數量的電子才對啊。然而所有的實驗都指向相反的方向:光的頻率,而不是強度,決定它能否從金屬表麵打出電子來;光的強度,而不是頻率,則決定打出電子的數目。這不是開玩笑嗎?
想象一個獵人去打兔子,兔子都躲在地下的洞裏,輕易不肯出來。獵人知道,對於狡猾的兔子來說,可能單單敲鑼打鼓不足以把它嚇出來,而一定要采用比如說水淹的手法才行。就是說,采用何種手法決定了能不能把兔子趕出來的問題。再假設本地有一千個兔子洞,那麼獵人有多少助手,可以同時向多少洞穴行動這個因素便決定了能夠嚇出多少隻兔子的問題。但是,在實際打獵中,這個獵人突然發現,一切都翻了個個,兔子出不出來不在於采用什麼手法,而是有多少助手同時下手。如果隻對一個兔子洞行動,哪怕天打五雷轟都沒有兔子出來。相反,有多少兔子被趕出來,這和我們的人數沒關係,而莫名其妙地,隻和采用的手法有關係。哪怕我有一千個人同時對一千個兔子洞敲鑼打鼓,最多隻有一個兔子跳出來。而隻要十個人一起灌水,就會有一千隻兔子四處亂竄。要是畫漫畫的話,這個獵人的頭上一定會冒出一顆很大的汗珠。
科學家們發現,在光電效應問題上,他們麵臨著和獵人一樣的尷尬處境。麥克斯韋的電磁理論在光電上顯得一頭霧水,它不斷地揉著自己的眼睛,卻總是啼笑皆非地發現實驗結果和自己的預言正好相反。搞什麼鬼,難道上帝無意中把兩封信裝錯了信封?
問題絕不僅僅是這些而已。種種跡象都表明,光的頻率和打出電子的能量之間有著密切的關係。每一種特定頻率的光線,它打出的電子的能量有一個對應的上限。打個比方說,如果紫外光可以激發出能量達到20電子伏的電子來,換了紫光可能就最多隻有10電子伏。這在波動看來,是非常不可思議的。而且,根據麥克斯韋理論,一個電子的被擊出,如果是建立在能量吸收上的話,它應該是一個連續的過程,這能量可以累積。也就是說,如果用很弱的光線照射金屬的話,電子必須花一定的時間來吸收,才能達到足夠的能量從而跳出表麵。這樣的話,在光照和電子飛出這兩者之間就應該存在著一個時間差。但是,實驗表明,電子的躍出是瞬時的。光一照到金屬上,立即就會有電子飛出,哪怕再暗弱的光線,也是一樣,區別隻是在於飛出電子的數量多少而已。