第54章 产生电的真正原因
<p> 第54章 产生电的真正原因<br />
“可是我们毫无头绪啊！”<br />
黄云峰还是一副苦瓜脸。<br />
“那就查啊？上次怎么做的？”<br />
徐凌有些无语地提醒道。<br />
这黄云峰老这个样子，一遇到问题总是一副我啥也不知道的样子，让谁看了都会连连摇头。<br />
没头绪？<br />
徐凌难道就会有什么头绪吗？关于发电的原理，不用想也知道和化学或者生物有关，可能还会牵扯到原子物理。<br />
这些内容都是徐凌暂且涉猎不深的。但徐凌不会畏惧它们，无非是多些时间的事情。他充分相信自己的能力。<br />
这也是科研道路上所必备的东西，敢于探索和利用未知。<br />
当然，主力还是徐凌自己再加上秦芹和季芸。徐凌没指望黄云峰和梁修远能研究个透透彻彻。<br />
他俩能够看懂原理，然后稍微有一些自己的理解就足够了。<br />
……<br />
大概了两天时间，徐凌终于弄清楚了所有的机理，并且想到了提升效率的方法。<br />
宏观上来看，电的产生主要可以分为三个部分：载流子产生，载流子分离和载流子运输。<br />
而载流子为什么会产生？<br />
想回答这个问题，就不得不回到整个实验中的关键物质——二氧化钛和染料分子。<br />
载流子能够正常产生并留存下来，其中的精髓所在就是二氧化钛和染料分子的能级匹配。<br />
二氧化钛导带的能量低于染料分子的lumo能级，同时价带的能量也是低于染料分子的homo能级的。<br />
而光的吸收过程，实际上是染料分子最外层电子发生能级跃迁，从homo能级跃迁到lumo能级。<br />
由于二氧化钛和染料分子的能级匹配关系，电子能够从染料分子传递到二氧化钛的导带，但无法从能量较低的价带上传递回去。<br />
于是，载流子便产生了。<br />
载流子都已经产生了，那么之后的问题就没那么难解释了。<br />
同时，对于整个流程的优化，自然而然地就分成了三个部分。<br />
而在这三个部分中，徐凌敏锐地抓住了其共同的关键影响因素。<br />
分别是：二氧化钛薄膜的厚度，染料的吸附量，以及二氧化钛薄膜的面积。<br />
有了方向，实验就可以进行了！<br />
……<br />
“控制染料吸附量，我们可以通过控制浸染时间来实现。”<br />
徐凌明确指出。<br />
“好的，那我建议设六个梯度。1分钟，5分钟，10分钟，然后一直到120分钟。中间的间隔逐渐拉长。”<br />
季芸随即给出了方案。<br />
众人也是没有耽搁，立马开始实验。最后，通过计算机绘制的图像发现，浸染时间越长，染料的附着量增加，吸光效果会越好，且60分钟后相差不大。<br />
这样的结果很符合徐凌的预期，有一个饱和状态也是合情合理。<br />
紧接着，之后的各种参数的测量进度突飞猛进，仅仅一次实验的时间里，所有的内容都已经测量完毕。<br />
实验报告这次没有丢给季芸，而是交给了黄云峰和梁修远来共同完成。<br />
看着两人眼神中充满了使命感，一副重任在肩的模样，徐凌有些苦笑不得。<br />
趁着季芸和秦芹还在一边打打闹闹，一边收拾实验器材，徐凌独自走出了实验室。<br />
时间已经是晚上六点多了，但天还没有完全黑。<br />
斜射的阳光把实验楼前的小路染成了橙金色，配合将晚不晚的天色，颇有分印象画派的味道。<br />
徐凌心情瞬间得到了放松，正准备吟诗一首。突然，手机传来了嗡嗡的消息提醒。<br />
嘶——<br />
多好的兴致啊！<br />
打开手机一看，徐凌两眼一黑，是林雨欣。<br />
【徐凌，徐凌。快给我看看！我证明到这一步就证不下去了！】<br />
消息下面还附了一张清晰的图片，上面有林雨欣着重标出的问题点。<br />
【不是，你这么着急干嘛？自己先多看看不好吗？】<br />
徐凌有些无语地打出了这么一行字。<br />
【大哥！还不急？月底三十一号之前就要交了。】<br />
嗯？<br />
这下轮到徐凌着急了。<br />
【不是？这么快就要交了？我怎么不知道！】<br />
徐凌的论文到现在都只有脑袋里的一个潦草框架呢。<br />
【不然呢？你以为我急什么急。t^t】<br />
好吧，是真该急了。<br />
徐凌观赏美丽夕阳的兴致完全没了，当即火急火燎地跑回了宿舍。<br />
看在林雨欣提醒了自己的份上，徐凌在正式开始思考自己的论文之前，还是先解决了她的问题。<br />
“……<br />
电通量Φ=e·ds=q/4πe0dΩ<br />
……”<br />
这是对于高斯定理的推导，林雨欣推导到这一步，就写不下去了。<br />
然而，整个推导过程，张忠尧上课讲过的，而且仔细找找的话教材里也是有的。<br />
白纸黑字，明明白白。<br />
徐凌搞不懂林雨欣为什么还要问。但还是耐着性子给她写了完整的证明，还顺带讲解了一下。<br />
【求这个积分，要分为点电荷在曲面内部和点电荷在曲面外部的两种情况。然后再积分<br />
……】<br />
【听明白了吗？】<br />
【明白了。】<br />
徐凌这才松了一口气，就怕林雨欣每一步都要问他。<br />
那么接下来，该想想自己的论文的事情了。<br />
所谓磁单极子，是理论物理学中假设存在的一种只带有单一磁极的基本粒子。要么只有南极，要么只有北极。<br />
这种假设，在经典电磁学理论中是不可能存在的，因为磁感线总是闭合的，磁场是无源场。<br />
然而，在一些前沿理论物理研究中，如大一统理论中，这样的假设却是存在的的。无数物理学家也都相信它是存在的。<br />
如果磁单极子真实存在，将会对电磁学理论以及整个物理学基础带来重大变革，同时能够帮助证明许多悬而未决的理论猜想。<br />
全世界范围内的科学家也一直在通过各种实验手段，比如在宇宙射线探测、一些极端条件下的凝聚态物理体系等中试图寻找磁单极子存在的证据。<br />
但遗憾的是，一直没有一个言之凿凿的证据。<br />
但前人到底走过怎样的路？又遇到了哪些困难？<br />
徐凌很迫切地想要知道答案，并以此来奠定自己论文的基调。<br />
(本章完)</p>
“可是我们毫无头绪啊！”<br />
黄云峰还是一副苦瓜脸。<br />
“那就查啊？上次怎么做的？”<br />
徐凌有些无语地提醒道。<br />
这黄云峰老这个样子，一遇到问题总是一副我啥也不知道的样子，让谁看了都会连连摇头。<br />
没头绪？<br />
徐凌难道就会有什么头绪吗？关于发电的原理，不用想也知道和化学或者生物有关，可能还会牵扯到原子物理。<br />
这些内容都是徐凌暂且涉猎不深的。但徐凌不会畏惧它们，无非是多些时间的事情。他充分相信自己的能力。<br />
这也是科研道路上所必备的东西，敢于探索和利用未知。<br />
当然，主力还是徐凌自己再加上秦芹和季芸。徐凌没指望黄云峰和梁修远能研究个透透彻彻。<br />
他俩能够看懂原理，然后稍微有一些自己的理解就足够了。<br />
……<br />
大概了两天时间，徐凌终于弄清楚了所有的机理，并且想到了提升效率的方法。<br />
宏观上来看，电的产生主要可以分为三个部分：载流子产生，载流子分离和载流子运输。<br />
而载流子为什么会产生？<br />
想回答这个问题，就不得不回到整个实验中的关键物质——二氧化钛和染料分子。<br />
载流子能够正常产生并留存下来，其中的精髓所在就是二氧化钛和染料分子的能级匹配。<br />
二氧化钛导带的能量低于染料分子的lumo能级，同时价带的能量也是低于染料分子的homo能级的。<br />
而光的吸收过程，实际上是染料分子最外层电子发生能级跃迁，从homo能级跃迁到lumo能级。<br />
由于二氧化钛和染料分子的能级匹配关系，电子能够从染料分子传递到二氧化钛的导带，但无法从能量较低的价带上传递回去。<br />
于是，载流子便产生了。<br />
载流子都已经产生了，那么之后的问题就没那么难解释了。<br />
同时，对于整个流程的优化，自然而然地就分成了三个部分。<br />
而在这三个部分中，徐凌敏锐地抓住了其共同的关键影响因素。<br />
分别是：二氧化钛薄膜的厚度，染料的吸附量，以及二氧化钛薄膜的面积。<br />
有了方向，实验就可以进行了！<br />
……<br />
“控制染料吸附量，我们可以通过控制浸染时间来实现。”<br />
徐凌明确指出。<br />
“好的，那我建议设六个梯度。1分钟，5分钟，10分钟，然后一直到120分钟。中间的间隔逐渐拉长。”<br />
季芸随即给出了方案。<br />
众人也是没有耽搁，立马开始实验。最后，通过计算机绘制的图像发现，浸染时间越长，染料的附着量增加，吸光效果会越好，且60分钟后相差不大。<br />
这样的结果很符合徐凌的预期，有一个饱和状态也是合情合理。<br />
紧接着，之后的各种参数的测量进度突飞猛进，仅仅一次实验的时间里，所有的内容都已经测量完毕。<br />
实验报告这次没有丢给季芸，而是交给了黄云峰和梁修远来共同完成。<br />
看着两人眼神中充满了使命感，一副重任在肩的模样，徐凌有些苦笑不得。<br />
趁着季芸和秦芹还在一边打打闹闹，一边收拾实验器材，徐凌独自走出了实验室。<br />
时间已经是晚上六点多了，但天还没有完全黑。<br />
斜射的阳光把实验楼前的小路染成了橙金色，配合将晚不晚的天色，颇有分印象画派的味道。<br />
徐凌心情瞬间得到了放松，正准备吟诗一首。突然，手机传来了嗡嗡的消息提醒。<br />
嘶——<br />
多好的兴致啊！<br />
打开手机一看，徐凌两眼一黑，是林雨欣。<br />
【徐凌，徐凌。快给我看看！我证明到这一步就证不下去了！】<br />
消息下面还附了一张清晰的图片，上面有林雨欣着重标出的问题点。<br />
【不是，你这么着急干嘛？自己先多看看不好吗？】<br />
徐凌有些无语地打出了这么一行字。<br />
【大哥！还不急？月底三十一号之前就要交了。】<br />
嗯？<br />
这下轮到徐凌着急了。<br />
【不是？这么快就要交了？我怎么不知道！】<br />
徐凌的论文到现在都只有脑袋里的一个潦草框架呢。<br />
【不然呢？你以为我急什么急。t^t】<br />
好吧，是真该急了。<br />
徐凌观赏美丽夕阳的兴致完全没了，当即火急火燎地跑回了宿舍。<br />
看在林雨欣提醒了自己的份上，徐凌在正式开始思考自己的论文之前，还是先解决了她的问题。<br />
“……<br />
电通量Φ=e·ds=q/4πe0dΩ<br />
……”<br />
这是对于高斯定理的推导，林雨欣推导到这一步，就写不下去了。<br />
然而，整个推导过程，张忠尧上课讲过的，而且仔细找找的话教材里也是有的。<br />
白纸黑字，明明白白。<br />
徐凌搞不懂林雨欣为什么还要问。但还是耐着性子给她写了完整的证明，还顺带讲解了一下。<br />
【求这个积分，要分为点电荷在曲面内部和点电荷在曲面外部的两种情况。然后再积分<br />
……】<br />
【听明白了吗？】<br />
【明白了。】<br />
徐凌这才松了一口气，就怕林雨欣每一步都要问他。<br />
那么接下来，该想想自己的论文的事情了。<br />
所谓磁单极子，是理论物理学中假设存在的一种只带有单一磁极的基本粒子。要么只有南极，要么只有北极。<br />
这种假设，在经典电磁学理论中是不可能存在的，因为磁感线总是闭合的，磁场是无源场。<br />
然而，在一些前沿理论物理研究中，如大一统理论中，这样的假设却是存在的的。无数物理学家也都相信它是存在的。<br />
如果磁单极子真实存在，将会对电磁学理论以及整个物理学基础带来重大变革，同时能够帮助证明许多悬而未决的理论猜想。<br />
全世界范围内的科学家也一直在通过各种实验手段，比如在宇宙射线探测、一些极端条件下的凝聚态物理体系等中试图寻找磁单极子存在的证据。<br />
但遗憾的是，一直没有一个言之凿凿的证据。<br />
但前人到底走过怎样的路？又遇到了哪些困难？<br />
徐凌很迫切地想要知道答案，并以此来奠定自己论文的基调。<br />
(本章完)</p>