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第54章 產(chǎn)生電的真正原因

“可是我們毫無頭緒啊!”

黃云峰還是一副苦瓜臉。

“那就查啊?上次怎么做的?”

徐凌有些無語地提醒道。

這黃云峰老這個樣子,一遇到問題總是一副我啥也不知道的樣子,讓誰看了都會連連搖頭。

沒頭緒?

徐凌難道就會有什么頭緒嗎?關(guān)于發(fā)電的原理,不用想也知道和化學(xué)或者生物有關(guān),可能還會牽扯到原子物理。

這些內(nèi)容都是徐凌暫且涉獵不深的。但徐凌不會畏懼它們,無非是多花些時間的事情。他充分相信自己的能力。

這也是科研道路上所必備的東西,敢于探索和利用未知。

當(dāng)然,主力還是徐凌自己再加上秦芹和季蕓。徐凌沒指望黃云峰和梁修遠(yuǎn)能研究個透透徹徹。

他倆能夠看懂原理,然后稍微有一些自己的理解就足夠了。

……

大概花了兩天時間,徐凌終于弄清楚了所有的機(jī)理,并且想到了提升效率的方法。

宏觀上來看,電的產(chǎn)生主要可以分為三個部分:載流子產(chǎn)生,載流子分離和載流子運(yùn)輸。

而載流子為什么會產(chǎn)生?

想回答這個問題,就不得不回到整個實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵物質(zhì)——二氧化鈦和染料分子。

載流子能夠正常產(chǎn)生并留存下來,其中的精髓所在就是二氧化鈦和染料分子的能級匹配。

二氧化鈦導(dǎo)帶的能量低于染料分子的LUMO能級,同時價帶的能量也是低于染料分子的HOMO能級的。

而光的吸收過程,實(shí)際上是染料分子最外層電子發(fā)生能級躍遷,從HOMO能級躍遷到LUMO能級。

由于二氧化鈦和染料分子的能級匹配關(guān)系,電子能夠從染料分子傳遞到二氧化鈦的導(dǎo)帶,但無法從能量較低的價帶上傳遞回去。

于是,載流子便產(chǎn)生了。

載流子都已經(jīng)產(chǎn)生了,那么之后的問題就沒那么難解釋了。

同時,對于整個流程的優(yōu)化,自然而然地就分成了三個部分。

而在這三個部分中,徐凌敏銳地抓住了其共同的關(guān)鍵影響因素。

分別是:二氧化鈦薄膜的厚度,染料的吸附量,以及二氧化鈦薄膜的面積。

有了方向,實(shí)驗(yàn)就可以進(jìn)行了!

……

“控制染料吸附量,我們可以通過控制浸染時間來實(shí)現(xiàn)。”

徐凌明確指出。

“好的,那我建議設(shè)六個梯度。1分鐘,5分鐘,10分鐘,然后一直到120分鐘。中間的間隔逐漸拉長。”

季蕓隨即給出了方案。

眾人也是沒有耽擱,立馬開始實(shí)驗(yàn)。最后,通過計算機(jī)繪制的圖像發(fā)現(xiàn),浸染時間越長,染料的附著量增加,吸光效果會越好,且60分鐘后相差不大。

這樣的結(jié)果很符合徐凌的預(yù)期,有一個飽和狀態(tài)也是合情合理。

緊接著,之后的各種參數(shù)的測量進(jìn)度突飛猛進(jìn),僅僅一次實(shí)驗(yàn)的時間里,所有的內(nèi)容都已經(jīng)測量完畢。

實(shí)驗(yàn)報告這次沒有丟給季蕓,而是交給了黃云峰和梁修遠(yuǎn)來共同完成。

看著兩人眼神中充滿了使命感,一副重任在肩的模樣,徐凌有些苦笑不得。

趁著季蕓和秦芹還在一邊打打鬧鬧,一邊收拾實(shí)驗(yàn)器材,徐凌獨(dú)自走出了實(shí)驗(yàn)室。

時間已經(jīng)是晚上六點(diǎn)多了,但天還沒有完全黑。

斜射的陽光把實(shí)驗(yàn)樓前的小路染成了橙金色,配合將晚不晚的天色,頗有分印象畫派的味道。

徐凌心情瞬間得到了放松,正準(zhǔn)備吟詩一首。

突然,手機(jī)傳來了嗡嗡的消息提醒。

嘶——

多好的興致啊!

打開手機(jī)一看,徐凌兩眼一黑,是林雨欣。

【徐凌,徐凌。快給我看看!我證明到這一步就證不下去了!】

消息下面還附了一張清晰的圖片,上面有林雨欣著重標(biāo)出的問題點(diǎn)。

【不是,你這么著急干嘛?自己先多看看不好嗎?】

徐凌有些無語地打出了這么一行字。

【大哥!還不急?月底三十一號之前就要交了。】

嗯?

這下輪到徐凌著急了。

【不是?這么快就要交了?我怎么不知道!】

徐凌的論文到現(xiàn)在都只有腦袋里的一個潦草框架呢。

【不然呢?你以為我急什么急。T^T】

好吧,是真該急了。

徐凌觀賞美麗夕陽的興致完全沒了,當(dāng)即火急火燎地跑回了宿舍。

看在林雨欣提醒了自己的份上,徐凌在正式開始思考自己的論文之前,還是先解決了她的問題。

“……

電通量Φ=?E·ds=q/4πε0?dΩ

……”

這是對于高斯定理的推導(dǎo),林雨欣推導(dǎo)到這一步,就寫不下去了。

然而,整個推導(dǎo)過程,張忠堯上課講過的,而且仔細(xì)找找的話教材里也是有的。

白紙黑字,明明白白。

徐凌搞不懂林雨欣為什么還要問。但還是耐著性子給她寫了完整的證明,還順帶講解了一下。

【求這個積分,要分為點(diǎn)電荷在曲面內(nèi)部和點(diǎn)電荷在曲面外部的兩種情況。然后再積分

……】

【聽明白了嗎?】

【明白了。】

徐凌這才松了一口氣,就怕林雨欣每一步都要問他。

那么接下來,該想想自己的論文的事情了。

所謂磁單極子,是理論物理學(xué)中假設(shè)存在的一種只帶有單一磁極的基本粒子。要么只有南極,要么只有北極。

這種假設(shè),在經(jīng)典電磁學(xué)理論中是不可能存在的,因?yàn)榇鸥芯€總是閉合的,磁場是無源場。

然而,在一些前沿理論物理研究中,如大一統(tǒng)理論中,這樣的假設(shè)卻是存在的的。無數(shù)物理學(xué)家也都相信它是存在的。

如果磁單極子真實(shí)存在,將會對電磁學(xué)理論以及整個物理學(xué)基礎(chǔ)帶來重大變革,同時能夠幫助證明許多懸而未決的理論猜想。

全世界范圍內(nèi)的科學(xué)家也一直在通過各種實(shí)驗(yàn)手段,比如在宇宙射線探測、一些極端條件下的凝聚態(tài)物理體系等中試圖尋找磁單極子存在的證據(jù)。

但遺憾的是,一直沒有一個言之鑿鑿的證據(jù)。

但前人到底走過怎樣的路?又遇到了哪些困難?

徐凌很迫切地想要知道答案,并以此來奠定自己論文的基調(diào)。

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