在漆黑的密室打开手电后再关掉,密室会再次变黑,手电的那束光跑到哪里去了?在宇宙中,如果没有阻碍,光能持续的传播,就像我们看到的星星,就是数十亿年前传来
在漆黑的密室打开手电后再关掉,密室会再次变黑,手电的那束光跑到哪里去了?
光子在没有任何物质吸收或者阻挡的情况下,它将在宇宙空间中永远传播下去,一直到空间的尽头!问题是我们的空间有尽头吗?宇宙膨胀在140多亿光年外超过光速,能追上空间膨胀的速度吗?当然不能,所以这个有趣的情况是没有被吸收的光子将会留存到永远!
密室内全封闭的情况下,光子是不会跑到室外的,因此在室内开灯关灯的瞬间,光子会从墙上反射到另一面墙,如果100%反射的话,那么可能将永远反射下去!但事实上并不存在这样的材料,一般望远镜的入门的天顶镜高反平面镜,其反射率也不过就是95%-97%,电泳介质镀膜的反射率达99.7%以上,这个成本还是比较高的!但即使如此仍然有0.3%的损失!但有一点必须理解的是,即使这种99.7%反射率的高反平面镜只是在可见光波段的一个区间比较高,突破这个范围,那么它的吸收率是会增加的!
因此很多朋友会很好奇,假如将一束高能激光照射到镜子上会有什么结果?上文中有描述,电介质的高反平面镜吸收率是0.3%,假如这束激光是可见光波段的,那么它将被吸收0.3%的能量,如果这束光的能量足够高,那么0.3%一样可以击穿平面镜!如果激光的波段并不是在可见光波段,那么高反平面镜的反射率是会下降的,吸收得更多,因此被烧穿的概率也就更高!
这里有一个需要注意下,高反平面镜和普通镜子的区别,一个镀膜在表面,普通镜子则镀膜在背后上油漆保护,两者是有差别的哦,性能更是天壤之别!
我们再回到密室灯光,即使在四周装上反射率为99.7%的高反平面镜,这个成本可不低哦!那么每次反射将会有0.3%的光损!如果按10%残留光能看到,1%残留光看不到的话!
反射 766.4次之后,即剩下10%的光子
反射1532.8次之后,即剩下1%的光子
假如密室与中心光线之间的距离是10M
那么在(1532.8×20M)/光速=0.0001022S之后即彻底无法看到!
这个时间估计各位的肉眼是感觉不出来的,假如用高速摄像机拍摄后将其放缓上万倍,那么我们可以看到光逐渐暗淡下去!其实高反平面镜上是看不到光的,因为它很可能并没有将光子反射到你所在的位置!
当然理论上100%的反射(加上室内真空状态),那么光子将在这些镜子之间永远留存!
人类对光的研究是有误区的。人类实际上并不完全清楚光的本质是什么,只是假设为光量子,但光量子是什么东西根本就没有解释,同时,人类先认为它是粒子,后来有发现它是一种波,干脆就说它有波粒二像性,这个定义完全是为了自圆其说。就好比我们看到了一颗树,像是杨树,后来又发现它像柳树,搞不清楚,最后定义杨柳二像树。水是由粒子组成的,但水也能表现出波的特性,但我们知道水分子就是纯粹的物质粒子并非一种波。光也一样,它是粒子,但是一种人类未知的介质(比如充斥宇宙的暗物质或者暗能量)使光粒子有波的运动,不能说光本身就是波。光以那么高的速度走向远方,动力是什么,难道仅仅靠手电筒的推力吗?虽然光子质量很小,但以30万公里每秒的速度发射出去,恐怕一只手所提供的推动力是肯定不够的。我认为:光其实并没有被发射出去,它一直就在那里,在按照自己的逻辑在某种介质里运动,只是打开电门的一瞬间,我们把它由不可见的变为可见的了。也许是我们加载电流的一瞬间,改变了未知介质的特性,介质又作用于不可见光的运动波长,使它的频率变为人类肉眼可见的频率,光产生了,并不是光被发射了!那么光为什么又会有传播速度呢?我以为是未知介质由近及远改变光粒子频率的速度!关掉电门即断开电流的一瞬间,未知介质对光子的干涉变化了,光子的运动频率改变了,于是光不见了。
这个问题很有趣。
还是四个基本概念
1 光是波粒二象性。
2 光子可能会被反射,也可能会被其他物质吸收
3 光是直线传播。
4 相对论里,每一个光子的时间是静止的。
手电筒的光能量很弱,并属于散射光源。
所以,在一个完全密闭漆黑的房间里,会有以下几种原因在关闭手电筒后会使人类看不到那束光。
a 光的能量损失,非真空状态下,会如同水纹一样逐渐平缓,但由于光速的原因,人类无法感知。
b 一部分光子会被空气、墙壁等物质吸收,形成新的粒子,这取决于这些物质的组成成分。
c 一部分光子经过折射,反射,在房间里直线运动,但人类肉眼是无法分辨的。
(可以想象如同一堆乒乓球在房间里弹来弹去)
宇宙是真空的,恒星的能量是巨大且持续的,光子可以穿越几十亿光年的距离来到地球上。
时间在光子上是静止的,也就是说,一粒光子以光速穿行宇宙几十亿年,它仍然是最初的模样。
所以,当我们肉眼接受到这些光子时,可以看到几十亿年前宇宙中各种物质的光。
被墙壁吸收了,这一点当我们晒太阳时最有感受。
漆黑的密室那怕是全封闭结构也不可能百分百的反射光子,由于光速的每秒三十万公里因此密室对于光子来说是很小的一个空间,在不到一秒内光子就能在密室的四周墙壁上反射无数次,每次反射都会有一部分光子被墙壁吸收,因此关灯的一瞬间光子在无数次的反射中被吸收干净了。
曾经网上有一个搞笑段子,那就是用非常快的速度往一束光前后放两面镜子,然后光就会被困在镜子之间来回反射用不消失,但这种想法明显太过于异想天开了。
实际上人类就算造一个全封闭的镜子屋也是不可能把光锁在里面的,因为再光滑的镜子也不可能百分百反射光子,一束光线仍然会在光源消失后瞬间被镜子吸收干净,虽然我们知道从光源消失到被吸收干净前肯定有个过程,但是人类感官都太迟钝了,因此光子从反射到逐渐被吸收干净这个过程在人类看来就是一瞬间。
但前段时间科学家们使用一台每秒200亿帧摄像机捕捉到了光子在空间中反射产生的踪迹,也给了我们亲眼看到光线反射的机会。
手电筒的光每时每刻都在不断的反射之中,但如果手电筒这个光源突然关闭的话,已经飞出去的光子就会在飞速反射的过程中完全被吸收,而手电筒的关闭又阻碍了其他光子再飞出来,所以密室会再一次漆黑。
在漆黑的密室打开手电后再关掉,密室会再次变黑,手电的那束光跑到哪里去了?跑到密室墙里了,是被密室的这堵墙吸收了,因为密室的这堵墙是电子性磁场性的物质性而建造的,所以这些电子性的物质就会瞬间性的作出反应性,而将手电的那束光迅速的吸引住而吸收了。以及由于外面的光是不能跑到密室里的,而密室里就是漆黑的一片了。如果在宇宙中,没有阻碍的,那束光是可以持续的传播下去的了,这束光点的能量性在没有转换成其它的物质性之前,或没有被其它的物质性吸收的,而这束光是不会凭空的消失不见了。
答:被周围的墙壁,以及空气分子吸收了。
“光”是物理学中最神秘的粒子,即便人类对光的理性思考已经有两千多年的历史,但截止目前为止,光的很多奇妙性质都还没有解开。
在量子力学中,光属于基本粒子中的规范玻色子,理论寿命是无限的,在真空中始终以光速运行,光子没有静止质量,只有动质量,我们也可以把光子看成一种特殊的“纯能量”。
要回答题目问题,先得了解光子的产生和吸收,原子由原子核与核外电子构成,核外电子会有不同的能级(也可以理解为轨道),能级越高时电子携带的能量也越高,于是:
(1)当电子从低能级跃迁到高能级时,电子会吸收能量,也就是吸收一个光子;
(2)当电子从高能级跃迁到低能级时,电子会释放能量,也就是释放一个光子;
不同的原子,以及同一原子在不同能级之间的跃迁,会吸收或者释放不同能量的光子,由此形成了五颜六色的光。
对于灯泡,能把电能转变为原子中核外电子的能量,使核外电子处于激发态,然后激发电子跃迁至低能级,从而释放光子。
光子产生后如果不受阻挡,就会永远传播下去;在一个漆黑的密室中,射出的光子会被墙壁吸收或者反射,也会被空气分子吸收。
墙壁的吸收率和反射率在0~100%之间,由于光速特别快,每秒会被墙壁反射上亿次,每次反射墙壁都会吸收一定百分比的光子,由于光子是离散的,所以光子最终会被完全吸收。
假设墙壁是一种完全不吸收光子的材料,密室内也是真空的,那么理论上光子可以在密室中无限地反射下去;实际当中不存在100%反射率的材料,哪怕反射率高达99.99999%,在反射一亿次后,也只剩0.005%的能量,然而在密室中反射一亿次也就一瞬间。
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这个问题并不复杂,首先光的本质是光子,而光子是一种基本粒子,它本身是不会消失的,不过光子虽然不会消失,但它却会被一些物质吸收,例如说墙壁,家具,以及空气中的灰尘等,所以当我们把房间里的灯关掉之后,光子并不是一下子就没了,而是被房间中的各种物质吸收了
那么当光子被物质吸收之后,会和吸收的材料发生相互的作用,其中一部分的电磁辐射的能量,会转化成其他的能量形式,例如说以热能的形式对外进行辐射,所以仅从理论的角度来说,当光能转化成热能之后,房间中的温度应该会上升,但考虑这个热能辐射的程度很低,所以人们根本感觉不到
另外地球的大气层,将地球紧紧包裹在内部,所以地球上发出的光,很多都会被大气层中的物质所吸收,这些物质包括灰尘,水蒸气,以及各种物质颗粒等,所以在夜晚的时候,当我们拿着手电筒朝天空中照射,这些手电筒发出的光,几乎都被大气中的物质吸收了,它们不太可能飞到很远很远的地方
最后恒星之所以是恒星,是因为恒星可以在一定的时间之内,不断的对外释放出光子,这些光子在传播的过程当中,当然会被一些物质所吸收,但只要这颗恒星释放出的光子足够的多,它们就有可能穿越浩瀚的宇宙空间,最终飞到地球上,所以人类所看到的星星,都是极其巨大的恒星。
答案:光在极短的时间内被周围物体吸收了,光能转化为热能。
真空环境中,光子会以光速前行,在不触碰任何物体的情况下,光子永远不会被吸收也不会衰变。根据这个道理,我们肉眼看到天上星星的亮光可能是它们几百或几千年前发出的,这些光没有被阻挡或吸收才能够传递到地球上。
如果在室内关灯后,这些光子会被空气中的尘埃和分子,周围的墙壁和地板上的瓷砖吸收。过程是光子先来到某个原子中,原子的外部存在电子,这些电子所处的轨道是离散的,电子只有吸收满足能级差的光子才可以跃迁到更高能级的轨道上。而电灯的光不是单色光,是混合了很多波长的光线,这些光进入原子,部分会被原子核吸收,部分会被电子吸收,电子吸收了特定能量的光子后从低能级轨道来到了外层的高能级轨道,但这些高能级轨道是不稳定的,部分电子会回到低能级轨道,同时辐射出光子,但辐射出的光子会比吸收的光子少。
第一轮过程中,部分光子被原子核和电子吸收,不满足能级的光子在弹性作用下产生反射,电子从高能级跃迁回低能级产生的光子会被辐射出去,这两者就是反射光的来源。
这些被反射的光子会进入第二轮,第二轮过程和第一轮一样,不断重复这个过程,光子在每轮中都会被逐渐吸收,由于速度极快接近光速,所以整个过程大约只有百万分之一秒,瞬间就能完成。
不同物体对光的反射能力不同,2012年诺贝尔物理学奖获得者进行的实验就和光子有关,他们将光子置于反射率超过99.999%的真空光学腔内,光子在腔内不断反射,通过光电二极管探测的光信号发现,关灯后,光还继续亮了0.0027秒。
光子之间会擦肩而过不会发生碰撞,所以人类现在还可以检测到138亿年前,宇宙大爆炸产生的宇宙微波背景辐射的光子,如果存在100%完全反射的真空光学腔,关闭光源后光子可以永远保留在腔内,永远亮下去。
问这个问题的人你可以这样设想一下:假设太阳突然灭了,被太阳照射的太阳系,会是什么样子?
假设太阳突然灭了,结果一定是,被太阳照射的太阳系,也会跟你所举例子中手电筒灭后的屋子一样,逐渐漆黑(为什么是逐渐呢?因为光源距离的原因)。
光,是生生灭灭的物质。如果光源灭了,宇宙中就不会有源源不断的发光。
宇宙的光跟屋内手电筒的光一样,如果光源一直发光,就会一直有光亮;如果光源停止发光,就会没有光亮。
光,是能发亮的生灭物质。光,生成时会发亮;光,灭亡时,亮随之就没了。
所以,无论你是否关了手电筒,一旦光被发出、一闪亮、它即刻就灭亡了。并不是那个光跑到哪里去了!
也就是说:光,生于亮:光,死于亮。
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