以前我曾發(fā)布一個(gè)帖子《格物致知01——拍頻》
　　在那個(gè)帖子里面我曾說：
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　　“拍”現(xiàn)像,，在機(jī)械和電路中都很常見,。
　　所謂“拍”，是指兩個(gè)頻率相近的正弦信號(hào)合成的一個(gè)較低頻變幅信號(hào),。這里所說的信號(hào),，可以是電信號(hào)(電磁振動(dòng)，通常稱為電磁振蕩),，也可以是聲音信號(hào)(機(jī)械振動(dòng)),。
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　　聲音是波,，很容易檢測(cè)到兩個(gè)頻率很接近的聲源發(fā)出的聲音所產(chǎn)生的“拍”現(xiàn)像。這在前一篇帖子里面已經(jīng)詳細(xì)敘述過了,。

　　但是,，光是電磁波，也是一種波,。兩列頻率相近的聲波可以產(chǎn)生“拍”現(xiàn)像,，兩列頻率很接近的光波也應(yīng)該產(chǎn)生“拍”現(xiàn)像。不過,，在很長時(shí)間里,，物理學(xué)家并沒有能夠發(fā)現(xiàn)光的“拍”現(xiàn)像，主要的原因,，是很難找到兩束頻率很接近的光,。

　　1896年(大清光緒22年)，荷蘭物理學(xué)家彼得·塞曼(Pieter Zeeman)使用半徑約3米的凹形羅蘭光柵觀察磁場(chǎng)中的鈉火焰的光譜,，他發(fā)現(xiàn)鈉的D譜線似乎出現(xiàn)了加寬的現(xiàn)象,。隨后更精細(xì)的光譜分析表明：實(shí)際上是譜線發(fā)生了分裂，分裂成了若干條幾乎貼在一起的譜線,。后人稱在磁場(chǎng)中原子發(fā)光產(chǎn)生的譜線發(fā)生分裂的現(xiàn)像為塞曼效應(yīng),。

圖01 彼得·塞曼

　　隨后不久，塞曼的老師,、荷蘭物理學(xué)家亨德里克·安東·洛侖茲(Hendrik Antoon Lorentz)應(yīng)用經(jīng)典電磁理論對(duì)譜線分裂也就是塞曼效應(yīng)這種現(xiàn)象進(jìn)行了解釋,。

圖02 亨德里克·安東·洛侖茲

　　1896年，那真是物理學(xué)大發(fā)現(xiàn)的一年,。在這一年,，德國維爾茨堡大學(xué)物理學(xué)教授倫琴宣布發(fā)現(xiàn)了X射線(倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的實(shí)驗(yàn)是在前一年11月)。同一年,，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性,。發(fā)現(xiàn)X射線、發(fā)現(xiàn)鈾的放射性和發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)中譜線分裂,，連續(xù)占據(jù)了前三屆諾貝爾物理獎(jiǎng),。

　　第一屆諾貝爾物理獎(jiǎng)在1901年授予倫琴，第二屆諾貝爾物理獎(jiǎng)在1902年授予塞曼和洛倫茲,，第三屆諾貝爾物理獎(jiǎng)在1903年授予貝克勒爾和法國物理學(xué)家居里夫婦,。

　　塞曼效應(yīng)在物理學(xué)的發(fā)展中起到了非常重要的作用。塞曼效應(yīng)證實(shí)了原子具有磁矩,，也證實(shí)了原子磁矩空間取向是量子化的,。塞曼效應(yīng)還引出了電子自旋的假說。在天體物理中,，我們?nèi)绾沃捞柡谧泳哂袕?qiáng)磁場(chǎng),？顯然不可能到太陽黑子附近去測(cè)量,，全靠太陽黑子光譜中的塞曼效應(yīng)。

　　1955年,，也就是在塞曼發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)中原子發(fā)光會(huì)產(chǎn)生譜線分裂這種現(xiàn)像之后差不多60年,，美國物理學(xué)家福雷斯特、古德芒德遜和約遜做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),。他們把一個(gè)汞蒸氣放電管放在磁場(chǎng)中并令這個(gè)汞蒸氣放電管發(fā)光,。由于塞曼效應(yīng)，汞光譜中一條綠色的譜線分裂成兩條頻率很接近的譜線,，兩個(gè)頻率之差,，與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。兩條綠色譜線的平均頻率是5.49*10^14Hz,，而兩條譜線頻率之差由調(diào)整磁場(chǎng)得到,，經(jīng)光學(xué)方法測(cè)量得出是10^10Hz。

　　10^10Hz(10的10次方Hz,，也就是10GHz),，這是典型的“雷達(dá)”頻率或“微波”頻率，是可以用電子學(xué)方法測(cè)量的,。三位物理學(xué)家使兩條汞綠色譜線的光投射到一個(gè)光電探測(cè)器(實(shí)際使用的是光電倍增管,，一種特殊的真空管)上，這個(gè)光電探測(cè)器輸出的電流顯示出含有10^10Hz成份,。也就是說,，這個(gè)光電探測(cè)器檢測(cè)到了兩個(gè)頻率相差10^10Hz的光源所產(chǎn)生的“拍”。

　　這真是一個(gè)漂亮的物理實(shí)驗(yàn),。

　　我們?cè)偕钊胂胍幌耄汗怆娞綔y(cè)器(實(shí)際使用的是光電倍增管),，探測(cè)到的是什么？

　　光電倍增管的輸出電流隨入射到光電倍增管的光通量增加而增加,，也就是說,，光電倍增管探測(cè)的是光通量，而入射光通量就是單位時(shí)間通過光電倍增管入射窗的輻射能,，就是光的功率,。

　　所以,，光電倍增管輸出電流含有10^10Hz成份,，意思就是說，入射到光電倍增管的光功率在變化,，光功率變化的頻率是10^10Hz,。這就是兩列光波產(chǎn)生“拍”的物理含義——光功率變化的頻率。