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      在漆黑的密室打開手電后再關(guān)掉,密室會(huì)再次變黑,手電的那束光跑

      2020-08-03 07:31閱讀(63)

      在漆黑的密室打開手電后再關(guān)掉,密室會(huì)再次變黑,手電的那束光跑到哪里去了?在宇宙中,如果沒有阻礙,光能持續(xù)的傳播,就像我們看到的星星,就是數(shù)十億年前傳來

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      在漆黑的密室打開手電后再關(guān)掉,密室會(huì)再次變黑,手電的那束光跑到哪里去了?

      光子在沒有任何物質(zhì)吸收或者阻擋的情況下,它將在宇宙空間中永遠(yuǎn)傳播下去,一直到空間的盡頭!問題是我們的空間有盡頭嗎?宇宙膨脹在140多億光年外超過光速,能追上空間膨脹的速度嗎?當(dāng)然不能,所以這個(gè)有趣的情況是沒有被吸收的光子將會(huì)留存到永遠(yuǎn)!

      密室內(nèi)全封閉的情況下,光子是不會(huì)跑到室外的,因此在室內(nèi)開燈關(guān)燈的瞬間,光子會(huì)從墻上反射到另一面墻,如果100%反射的話,那么可能將永遠(yuǎn)反射下去!但事實(shí)上并不存在這樣的材料,一般望遠(yuǎn)鏡的入門的天頂鏡高反平面鏡,其反射率也不過就是95%-97%,電泳介質(zhì)鍍膜的反射率達(dá)99.7%以上,這個(gè)成本還是比較高的!但即使如此仍然有0.3%的損失!但有一點(diǎn)必須理解的是,即使這種99.7%反射率的高反平面鏡只是在可見光波段的一個(gè)區(qū)間比較高,突破這個(gè)范圍,那么它的吸收率是會(huì)增加的!

      因此很多朋友會(huì)很好奇,假如將一束高能激光照射到鏡子上會(huì)有什么結(jié)果?上文中有描述,電介質(zhì)的高反平面鏡吸收率是0.3%,假如這束激光是可見光波段的,那么它將被吸收0.3%的能量,如果這束光的能量足夠高,那么0.3%一樣可以擊穿平面鏡!如果激光的波段并不是在可見光波段,那么高反平面鏡的反射率是會(huì)下降的,吸收得更多,因此被燒穿的概率也就更高!

      這里有一個(gè)需要注意下,高反平面鏡和普通鏡子的區(qū)別,一個(gè)鍍膜在表面,普通鏡子則鍍膜在背后上油漆保護(hù),兩者是有差別的哦,性能更是天壤之別!

      我們?cè)倩氐矫苁覠艄,即使在四周裝上反射率為99.7%的高反平面鏡,這個(gè)成本可不低哦!那么每次反射將會(huì)有0.3%的光損!如果按10%殘留光能看到,1%殘留光看不到的話!

      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

      假如密室與中心光線之間的距離是10M

      那么在(1532.8×20M)/光速=0.0001022S之后即徹底無法看到!

      這個(gè)時(shí)間估計(jì)各位的肉眼是感覺不出來的,假如用高速攝像機(jī)拍攝后將其放緩上萬倍,那么我們可以看到光逐漸暗淡下去!其實(shí)高反平面鏡上是看不到光的,因?yàn)樗芸赡懿]有將光子反射到你所在的位置!

      當(dāng)然理論上100%的反射(加上室內(nèi)真空狀態(tài)),那么光子將在這些鏡子之間永遠(yuǎn)留存!

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      人類對(duì)光的研究是有誤區(qū)的。人類實(shí)際上并不完全清楚光的本質(zhì)是什么,只是假設(shè)為光量子,但光量子是什么東西根本就沒有解釋,同時(shí),人類先認(rèn)為它是粒子,后來有發(fā)現(xiàn)它是一種波,干脆就說它有波粒二像性,這個(gè)定義完全是為了自圓其說。就好比我們看到了一顆樹,像是楊樹,后來又發(fā)現(xiàn)它像柳樹,搞不清楚,最后定義楊柳二像樹。水是由粒子組成的,但水也能表現(xiàn)出波的特性,但我們知道水分子就是純粹的物質(zhì)粒子并非一種波。光也一樣,它是粒子,但是一種人類未知的介質(zhì)(比如充斥宇宙的暗物質(zhì)或者暗能量)使光粒子有波的運(yùn)動(dòng),不能說光本身就是波。光以那么高的速度走向遠(yuǎn)方,動(dòng)力是什么,難道僅僅靠手電筒的推力嗎?雖然光子質(zhì)量很小,但以30萬公里每秒的速度發(fā)射出去,恐怕一只手所提供的推動(dòng)力是肯定不夠的。我認(rèn)為:光其實(shí)并沒有被發(fā)射出去,它一直就在那里,在按照自己的邏輯在某種介質(zhì)里運(yùn)動(dòng),只是打開電門的一瞬間,我們把它由不可見的變?yōu)榭梢姷牧恕R苍S是我們加載電流的一瞬間,改變了未知介質(zhì)的特性,介質(zhì)又作用于不可見光的運(yùn)動(dòng)波長(zhǎng),使它的頻率變?yōu)槿祟惾庋劭梢姷念l率,光產(chǎn)生了,并不是光被發(fā)射了!那么光為什么又會(huì)有傳播速度呢?我以為是未知介質(zhì)由近及遠(yuǎn)改變光粒子頻率的速度!關(guān)掉電門即斷開電流的一瞬間,未知介質(zhì)對(duì)光子的干涉變化了,光子的運(yùn)動(dòng)頻率改變了,于是光不見了。

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      這個(gè)問題很有趣。

      還是四個(gè)基本概念

      1 光是波粒二象性。

      2 光子可能會(huì)被反射,也可能會(huì)被其他物質(zhì)吸收

      3 光是直線傳播。

      4 相對(duì)論里,每一個(gè)光子的時(shí)間是靜止的。

      手電筒的光能量很弱,并屬于散射光源。

      所以,在一個(gè)完全密閉漆黑的房間里,會(huì)有以下幾種原因在關(guān)閉手電筒后會(huì)使人類看不到那束光。

      a 光的能量損失,非真空狀態(tài)下,會(huì)如同水紋一樣逐漸平緩,但由于光速的原因,人類無法感知。

      b 一部分光子會(huì)被空氣、墻壁等物質(zhì)吸收,形成新的粒子,這取決于這些物質(zhì)的組成成分。

      c 一部分光子經(jīng)過折射,反射,在房間里直線運(yùn)動(dòng),但人類肉眼是無法分辨的。

      (可以想象如同一堆乒乓球在房間里彈來彈去)

      宇宙是真空的,恒星的能量是巨大且持續(xù)的,光子可以穿越幾十億光年的距離來到地球上。

      時(shí)間在光子上是靜止的,也就是說,一粒光子以光速穿行宇宙幾十億年,它仍然是最初的模樣。

      所以,當(dāng)我們?nèi)庋劢邮艿竭@些光子時(shí),可以看到幾十億年前宇宙中各種物質(zhì)的光。

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      被墻壁吸收了,這一點(diǎn)當(dāng)我們曬太陽時(shí)最有感受。

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      漆黑的密室那怕是全封閉結(jié)構(gòu)也不可能百分百的反射光子,由于光速的每秒三十萬公里因此密室對(duì)于光子來說是很小的一個(gè)空間,在不到一秒內(nèi)光子就能在密室的四周墻壁上反射無數(shù)次,每次反射都會(huì)有一部分光子被墻壁吸收,因此關(guān)燈的一瞬間光子在無數(shù)次的反射中被吸收干凈了。

      曾經(jīng)網(wǎng)上有一個(gè)搞笑段子,那就是用非?斓乃俣韧皇馇昂蠓艃擅骁R子,然后光就會(huì)被困在鏡子之間來回反射用不消失,但這種想法明顯太過于異想天開了。

      實(shí)際上人類就算造一個(gè)全封閉的鏡子屋也是不可能把光鎖在里面的,因?yàn)樵俟饣溺R子也不可能百分百反射光子,一束光線仍然會(huì)在光源消失后瞬間被鏡子吸收干凈,雖然我們知道從光源消失到被吸收干凈前肯定有個(gè)過程,但是人類感官都太遲鈍了,因此光子從反射到逐漸被吸收干凈這個(gè)過程在人類看來就是一瞬間。


      但前段時(shí)間科學(xué)家們使用一臺(tái)每秒200億幀攝像機(jī)捕捉到了光子在空間中反射產(chǎn)生的蹤跡,也給了我們親眼看到光線反射的機(jī)會(huì)。

      手電筒的光每時(shí)每刻都在不斷的反射之中,但如果手電筒這個(gè)光源突然關(guān)閉的話,已經(jīng)飛出去的光子就會(huì)在飛速反射的過程中完全被吸收,而手電筒的關(guān)閉又阻礙了其他光子再飛出來,所以密室會(huì)再一次漆黑。

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      在漆黑的密室打開手電后再關(guān)掉,密室會(huì)再次變黑,手電的那束光跑到哪里去了?跑到密室墻里了,是被密室的這堵墻吸收了,因?yàn)槊苁业倪@堵墻是電子性磁場(chǎng)性的物質(zhì)性而建造的,所以這些電子性的物質(zhì)就會(huì)瞬間性的作出反應(yīng)性,而將手電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,沒有阻礙的,那束光是可以持續(xù)的傳播下去的了,這束光點(diǎn)的能量性在沒有轉(zhuǎn)換成其它的物質(zhì)性之前,或沒有被其它的物質(zhì)性吸收的,而這束光是不會(huì)憑空的消失不見了。

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      答:被周圍的墻壁,以及空氣分子吸收了。


      “光”是物理學(xué)中最神秘的粒子,即便人類對(duì)光的理性思考已經(jīng)有兩千多年的歷史,但截止目前為止,光的很多奇妙性質(zhì)都還沒有解開。

      在量子力學(xué)中,光屬于基本粒子中的規(guī)范玻色子,理論壽命是無限的,在真空中始終以光速運(yùn)行,光子沒有靜止質(zhì)量,只有動(dòng)質(zhì)量,我們也可以把光子看成一種特殊的“純能量”。


      要回答題目問題,先得了解光子的產(chǎn)生和吸收,原子由原子核與核外電子構(gòu)成,核外電子會(huì)有不同的能級(jí)(也可以理解為軌道),能級(jí)越高時(shí)電子攜帶的能量也越高,于是:

      (1)當(dāng)電子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)時(shí),電子會(huì)吸收能量,也就是吸收一個(gè)光子;

      (2)當(dāng)電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí),電子會(huì)釋放能量,也就是釋放一個(gè)光子;

      不同的原子,以及同一原子在不同能級(jí)之間的躍遷,會(huì)吸收或者釋放不同能量的光子,由此形成了五顏六色的光。

      對(duì)于燈泡,能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)樵又泻送怆娮拥哪芰浚购送怆娮犹幱诩ぐl(fā)態(tài),然后激發(fā)電子躍遷至低能級(jí),從而釋放光子。


      光子產(chǎn)生后如果不受阻擋,就會(huì)永遠(yuǎn)傳播下去;在一個(gè)漆黑的密室中,射出的光子會(huì)被墻壁吸收或者反射,也會(huì)被空氣分子吸收。

      墻壁的吸收率和反射率在0~100%之間,由于光速特別快,每秒會(huì)被墻壁反射上億次,每次反射墻壁都會(huì)吸收一定百分比的光子,由于光子是離散的,所以光子最終會(huì)被完全吸收。

      假設(shè)墻壁是一種完全不吸收光子的材料,密室內(nèi)也是真空的,那么理論上光子可以在密室中無限地反射下去;實(shí)際當(dāng)中不存在100%反射率的材料,哪怕反射率高達(dá)99.99999%,在反射一億次后,也只剩0.005%的能量,然而在密室中反射一億次也就一瞬間。


      我的內(nèi)容就到這里,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯!

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      這個(gè)問題并不復(fù)雜,首先光的本質(zhì)是光子,而光子是一種基本粒子,它本身是不會(huì)消失的,不過光子雖然不會(huì)消失,但它卻會(huì)被一些物質(zhì)吸收,例如說墻壁,家具,以及空氣中的灰塵等,所以當(dāng)我們把房間里的燈關(guān)掉之后,光子并不是一下子就沒了,而是被房間中的各種物質(zhì)吸收了

      那么當(dāng)光子被物質(zhì)吸收之后,會(huì)和吸收的材料發(fā)生相互的作用,其中一部分的電磁輻射的能量,會(huì)轉(zhuǎn)化成其他的能量形式,例如說以熱能的形式對(duì)外進(jìn)行輻射,所以僅從理論的角度來說,當(dāng)光能轉(zhuǎn)化成熱能之后,房間中的溫度應(yīng)該會(huì)上升,但考慮這個(gè)熱能輻射的程度很低,所以人們根本感覺不到

      另外地球的大氣層,將地球緊緊包裹在內(nèi)部,所以地球上發(fā)出的光,很多都會(huì)被大氣層中的物質(zhì)所吸收,這些物質(zhì)包括灰塵,水蒸氣,以及各種物質(zhì)顆粒等,所以在夜晚的時(shí)候,當(dāng)我們拿著手電筒朝天空中照射,這些手電筒發(fā)出的光,幾乎都被大氣中的物質(zhì)吸收了,它們不太可能飛到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方

      最后恒星之所以是恒星,是因?yàn)楹阈强梢栽谝欢ǖ臅r(shí)間之內(nèi),不斷的對(duì)外釋放出光子,這些光子在傳播的過程當(dāng)中,當(dāng)然會(huì)被一些物質(zhì)所吸收,但只要這顆恒星釋放出的光子足夠的多,它們就有可能穿越浩瀚的宇宙空間,最終飛到地球上,所以人類所看到的星星,都是極其巨大的恒星。

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      答案:光在極短的時(shí)間內(nèi)被周圍物體吸收了,光能轉(zhuǎn)化為熱能。

      真空環(huán)境中,光子會(huì)以光速前行,在不觸碰任何物體的情況下,光子永遠(yuǎn)不會(huì)被吸收也不會(huì)衰變。根據(jù)這個(gè)道理,我們?nèi)庋劭吹教焐闲切堑牧凉饪赡苁撬鼈儙装倩驇浊昵鞍l(fā)出的,這些光沒有被阻擋或吸收才能夠傳遞到地球上。

      如果在室內(nèi)關(guān)燈后,這些光子會(huì)被空氣中的塵埃和分子,周圍的墻壁和地板上的瓷磚吸收。過程是光子先來到某個(gè)原子中,原子的外部存在電子,這些電子所處的軌道是離散的,電子只有吸收滿足能級(jí)差的光子才可以躍遷到更高能級(jí)的軌道上。而電燈的光不是單色光,是混合了很多波長(zhǎng)的光線,這些光進(jìn)入原子,部分會(huì)被原子核吸收,部分會(huì)被電子吸收,電子吸收了特定能量的光子后從低能級(jí)軌道來到了外層的高能級(jí)軌道,但這些高能級(jí)軌道是不穩(wěn)定的,部分電子會(huì)回到低能級(jí)軌道,同時(shí)輻射出光子,但輻射出的光子會(huì)比吸收的光子少。

      第一輪過程中,部分光子被原子核和電子吸收,不滿足能級(jí)的光子在彈性作用下產(chǎn)生反射,電子從高能級(jí)躍遷回低能級(jí)產(chǎn)生的光子會(huì)被輻射出去,這兩者就是反射光的來源。

      這些被反射的光子會(huì)進(jìn)入第二輪,第二輪過程和第一輪一樣,不斷重復(fù)這個(gè)過程,光子在每輪中都會(huì)被逐漸吸收,由于速度極快接近光速,所以整個(gè)過程大約只有百萬分之一秒,瞬間就能完成。

      不同物體對(duì)光的反射能力不同,2012年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)就和光子有關(guān),他們將光子置于反射率超過99.999%的真空光學(xué)腔內(nèi),光子在腔內(nèi)不斷反射,通過光電二極管探測(cè)的光信號(hào)發(fā)現(xiàn),關(guān)燈后,光還繼續(xù)亮了0.0027秒。

      光子之間會(huì)擦肩而過不會(huì)發(fā)生碰撞,所以人類現(xiàn)在還可以檢測(cè)到138億年前,宇宙大爆炸產(chǎn)生的宇宙微波背景輻射的光子,如果存在100%完全反射的真空光學(xué)腔,關(guān)閉光源后光子可以永遠(yuǎn)保留在腔內(nèi),永遠(yuǎn)亮下去。

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      問這個(gè)問題的人你可以這樣設(shè)想一下:假設(shè)太陽突然滅了,被太陽照射的太陽系,會(huì)是什么樣子?

      假設(shè)太陽突然滅了,結(jié)果一定是,被太陽照射的太陽系,也會(huì)跟你所舉例子中手電筒滅后的屋子一樣,逐漸漆黑(為什么是逐漸呢?因?yàn)楣庠淳嚯x的原因)。

      光,是生生滅滅的物質(zhì)。如果光源滅了,宇宙中就不會(huì)有源源不斷的發(fā)光。

      宇宙的光跟屋內(nèi)手電筒的光一樣,如果光源一直發(fā)光,就會(huì)一直有光亮;如果光源停止發(fā)光,就會(huì)沒有光亮。

      光,是能發(fā)亮的生滅物質(zhì)。光,生成時(shí)會(huì)發(fā)亮;光,滅亡時(shí),亮隨之就沒了。

      所以,無論你是否關(guān)了手電筒,一旦光被發(fā)出、一閃亮、它即刻就滅亡了。并不是那個(gè)光跑到哪里去了!

      也就是說:光,生于亮:光,死于亮。




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