在验证电磁波的试验中,赫兹进行了更深入的研究.他发现,如果将最小接收端暴露在火花中的紫外线照射下,火花会更明亮.这个结论是花了很长时间才找出的 – 他首先检查了各种不同的电磁效应,只找到了一片玻璃可以有效地罩住火花.之后又发现一片石英不能罩住火花,之后用一块石英三棱镜将前端的大火花分解成不同成分,发现使小火花更加旺盛的波长在不可见光区,在紫外线之外.赫兹写到,当我确信地知道我所处理是紫外光的效应时,我就把这个研究放在一旁而把注意力再一次放到了主要问题上(电磁波).
Hertz then embarked on a very thorough investigation. He found that the small receiver spark was more vigorous if it was exposed to ultraviolet light from the transmitter spark. It took a long time to figure this out - he first checked for some kind of electromagnetic effect, but found a sheet of glass effectively shielded the spark. He then found a slab of quartz did not shield the spark, whereupon he used a quartz prism to break up the light from the big spark into its components, and discovered that the wavelength which made the little spark more powerful was beyond the visible, in the ultraviolet.
1888年,另一位德国物理学家Hallwachs写到,赫兹在最近出版的论文中描写了被另外一个感应火花引起的感应火花的长度的独立性,他证明了这种现象是紫外光的作用.由于这个现象出现的研究情况的复杂性而没有找到更多的其他光能产生这样的现象.我曾经努力地在更简单的条件下获得相关的现象,使得这个现象的解释更加容易一些.
Hallwachs描述了他的简单实验:将一个干净的圆盘zinc板安装在一个绝缘的架子上并用一根导线与金质叶片的验电计相连,使验电计带负电.验电计失去电荷的速度是很慢的.然而,如果zinc板暴露在弧光灯或燃烧的镁产生的紫外光时,验电计上的电荷失去速度会非常快;如果zinc板冲了正电,则验电计没有那么快的失去电荷.据说Hallwachs是赫兹做电磁波验证试验的助手.
紫外线入射于火花间隙会帮助产生火花,这个发现立刻引起了物理学者们的好奇心,包括Hallwachs,Hoor,Righi, Stoletow等等进行了一系列关于光波对于带电物体所产生效应的研究调查,特别是紫外线.这些研究调查证实,刚刚清洁干净的锌金属表面,假如带有负电荷,不论数量有多少,当被紫外线照射时,会快速地失去这些负电荷;假若电中性的锌金属被紫外线照射,则会很快地变为带有正电荷,negative electrification[n.充电, 电气化]会逃逸到金属周围的气体中,假若吹拂强风于金属,则可以大幅度增加带有的正电荷数量.
德国物理学家埃尔斯特和盖特尔是同学,毕业后在同一所学校教书.1889年他们共同发表了一系列关于光电方面的论文.论文中说到,有些金属(potassium, sodium, zinc, aluminum)与水银形成合金后会变得对可见光和紫外光十分敏感,具有光电效应.而其他金属,比如锡、铜和铁却始终没有类似的效应.他们将各种金属依光电效应放电能力从大到小顺序排列:铷、钾、钠钾合金、钠、锂、镁、铊、锌.对于铜、铂、铅、铁、镉、碳、汞,普通光波造成的光电效应很小,无法测量到任何效应.上述金属排列顺序与亚历山德罗•伏特的电化学排列相同,越具正电性的金属给出的光电效应越大.在空气中、大气压环境下,被绝缘的锌板在光照时会获得2.5v电压.1890年,他们描述了一种现代光电池的先驱.一个玻璃球内含有碱金属或碱金属的合金或水银合金,并且用抽气泵将里面抽空并封口,其中还有一个金属电极用来收集从碱金属飞出的带负电的carriers,因此当这个电极从外部附加的电池提供正电压时,如果用可见光照射,则会有电流.1892年,他们在第一个光电的光度计中使用一个光电设备device作为敏感元件,用来测量来自太阳的紫外线辐射.同一年,他们制作了第一个气体填充的光电池,里面有一个碱性金属、充有0.33mm压力的氢气,这个压力正好可以给出最大的导电率.他们还证实了这样的光电池中的光电流强度与光强度成正比.1894年,他们观察到,特定的金属表面,特别是钠-钾合金的表面在极化光从某倾斜的入射角照射时,光电流会随着极化光的极化平面的旋转而变化.这两位科学家在基础自然科学上做出的这些成就直到很多年后才被understood.
1888年,俄国物理学家Aleksandr Stoletov将注意力转向赫兹发现的光电效应,在1888年2月到1891年之间,他对光电效应做了详细的分析.首先,他设计了一种非常适合于对光电效应做定量分析的仪器.使用这个仪器,他发现了光强度intensity of light与光电流之间有直接的正比关系,得出光电效应的第一个定律stoletov’s law. 另外,史托勒托夫和里吉还共同研究了光电流与气压之间的关系,他们发现气压越低,光电流越大,直到最优气压为止;低于这最优气压,则气压越低,光电流越小.这个特性被用来制造太阳能电池.
1899年汤姆生研究了克里斯特管中的紫外光.
在继续介绍之前,我们来看一看阴极射线管以及放射性的发现.
人类生活的环境多姿多彩,气象万千.但是仔细观察会发现,一棵树结出很多果实后会长出一片树林、一只母羊会生出一群羊,那么,最初的那棵树或那只羊从何而来的?
过去流传一些关于天地起源的神话创世说,例如可能生活在公元前8世纪的古希腊诗人俄德所著的《神谱》:最初的宇宙一片混沌,从混沌(chaos)中最先生出了大地.
公元前6世纪(BC600),伊奥尼亚(前6和5世纪在伊奥尼亚出现了泰勒斯、阿那克西曼德和赫拉克利特等重要的哲学家.)的一些哲学家开始提出世界的本原问题,他们反对过去流传的种种神话创世说,认为世界的本原是一些物质性的元素,如水、气、火等;与此同时,在意大利南部出现了具有另一种思想倾向的哲学学派,他们认为万物的本质不是物质性的元素,而是一些抽象的原则,毕达哥拉斯学派认为是“数”,以巴门尼德为代表的爱利亚学派认为是“存在”,并认为“存在”是不变的,不生不灭的,运动变化的只是事物的现象.他们提出的非物质性的抽象原则,对以后唯心主义哲学的产生影响很大.
泰勒斯:约公元前624-公元前547或546年,希腊最早的哲学学派——米利都学派(也称爱奥尼亚学派)的创始人.家庭属于奴隶主贵族阶级,据说他有希伯来人(Hebrews)或犹太人(Jew)、腓尼基人血统,所以他从小就受到了良好的教育.泰勒斯早年也是一个商人,曾到过不少东方国家,学习了古巴比伦观测日食月食的方法和测算海上船只距离等知识,了解到英赫•希敦斯基探讨万物组成的原始思想,知道了古埃及土地丈量的方法和规则等.他还到美索不达米亚平原,在那里学习了数学和天文学知识.以后,他从事政治和工程活动,并研究数学和天文学,晚年研究哲学,招收学生,创立了米利都学派.泰勒斯向埃及人学习观察洪水,很有心得.他仔细阅读了尼罗河每年涨退的记录,还亲自察看水退后的现象.他发现每次洪水退后,不但留下肥沃的淤泥,还在淤泥里留下无数微小的胚芽和幼虫.他把这一现象与埃及人原有的关于神造宇宙的神话结合起来,便得出万物由水生成的结论.
泰勒斯的学生有阿那克西曼德、阿那克西美尼等,地心说.
毕达哥拉斯(572 BC—497 BC)古希腊数学家、哲学家,师承泰勒斯、阿纳克西曼德. 毕达哥拉斯的哲学思想受到俄耳甫斯的影响,具有一些神秘主义因素.从他开始,希腊哲学开始产生了数学的传统.毕氏曾用数学研究乐律,而由此所产生的“和谐”的概念也对以后古希腊的哲学家有重大影响.毕达哥拉斯还在西方长期被认为是毕达哥拉斯定理(中国称勾股定理)首先发现者.
在宇宙论方面,毕达哥拉斯结合了米利都学派以及自己有关数的理论.并坚持大地是圆形的,不过抛弃了米利都学派的地心说.
毕达哥拉斯对数学的研究还产生了后来的理念论和共相论.即有了可理喻的东西与可感知的东西的区别,可理喻的东西是完美的、永恒的,而可感知的东西则是有缺陷的.这个思想被柏拉图发扬光大,并从此一直支配着哲学及神学思想.
他还坚持数学论证必须从“假设”出发,开创演绎逻辑思想,对数学发展影响很大.
阿那克萨戈拉(英文Anaxagoras 约公元前500—前428)出生于爱奥尼亚的克拉佐美尼.他是米利都学派的哲学家阿那克西美尼的学生.他是第一个提出月光是日光的反射的人,也是第一个用月影盖着地球和地影盖着月亮的见解来说明日食和月食的人.
阿那克萨戈拉深米利都学派唯物主义思想影响,但他又不满足于用某一种具体物质或元素作为万物本原的主张,因为这不能解决一和多的关系问题.他提出了自己的种子说,认为“种子”有各种不同的性质,数目无限多,体积无限小,是构成世界万物的最初元素;种子具有各种形式、颜色和气味,它们的结合构成了世界上千差万别的事物,头发是由头发的种子、血是由血的种子、金子是由金子的种子构成的,在世界伊始这些所有的种子都是混合在一起的一个巨大的混沌物,而世界万物的构成是通过分离运动来形成的,他提出一个漩涡的理论模型,就是指这个巨大的混沌物通过旋转,然后产生的离心力,将万物甩了出去,从此万物也就开始分开了,从而构成了我们今天看到的万事万物,这于现代的星系诞生理论十分相似.但他还提出了一点即认为万事万物都是不可能被完全分离开来的,总是会带有一些微量的其他种子,比如雪,虽然可称为白色但其中也必然包含少量黑色种子而只是因为白色种子占绝大多是罢了.