用手電朝天上照射一秒再關(guān)了,手電光去哪了,是繼續(xù)傳播嗎?為什么?
很多朋友肯定已經(jīng)知道答案了,因為100%可能會認(rèn)為它將繼續(xù)傳播,并且未來將一直傳播到宇宙的盡頭!但種花家要告訴你的是,即使你在地球誕生的時候向天空打開手電,到現(xiàn)在為止它也傳出不過45億光年,不過宇宙大小的二十分之一而已,而且它將永遠(yuǎn)都傳不到宇宙的盡頭!
光源關(guān)閉了,光子會繼續(xù)傳播嗎?
大部分光子都是核外電子受激躍遷到高能級,然后跌落時候釋放出光子,電子則回到原來的能級,而釋放的光子則將會脫離電子一去不復(fù)返!
光子的能量不會衰減,因此從宇宙的另一頭傳過來的光子能量是一樣的,但有一點要注意的是很多朋友都不理解,既然光子能量不會衰減,為什么它們經(jīng)過引力場時會紅移,根據(jù)普朗克量子的能量公式:
E=HV
頻率下降,那么能量也下降,根據(jù)能量守恒定律,這光子還是原來的光子,那么能量哪里去了呢?其實這容易理解,因為這部分能量用力引力場梯度空間了,假如這個引力場足夠大,比如不小心誤闖黑洞的視界,那么它的這點能量將再也無法克服,所以就掉進去啦!
當(dāng)然另一個會引起紅移的的是光源的遠(yuǎn)離,反之接近則會引起藍(lán)移,這是因為空間距離的所縮短給了光子增加了能量,使得它的頻率增加,根據(jù)能量子計算公式,光子的能量增加了!
所以理論上光子的能量是不會衰減的,但它有可能消耗在引力或者空間距離增加上,當(dāng)然更有可能被其路途上的塵埃所吸收!吸收光子之后,電子會躍遷軌道,并且釋放出電磁波,也許這次吸收的能量不夠,它再也無法輻射可見光,只能輻射紅外波段的輻射,如果光子很多,那么我們就感覺到這個物體被曬熱了!
太陽光曬到我們?nèi)梭w上感覺暖洋洋就是這個道理,所以當(dāng)沒有東西或者引力場阻擋它時,它將一直傳播,一直到它撞擊在某個電子上,然后將能量輸送給它!
從這一點上來理解,太陽內(nèi)核的的光子就是這樣慢慢一步步爬出來的,因為內(nèi)核物質(zhì)密度極高,因此一個光子不出一微米米就會撞到另一個帶電粒子,繼而發(fā)生一次能量轉(zhuǎn)移,而且?guī)щ娏W虞椛涞墓庾觿t是隨機的,因此一個光子需要幾十萬年才能從太陽內(nèi)核爬到輻射層,然后再用十幾個小時爬到表面,在經(jīng)過8分多鐘到達(dá)地球!
光的速度是30萬千米,這是誰測量的?
人類測量光速的歷史是很有趣的,因為現(xiàn)代人都知道,光速極高,所以當(dāng)年那些方法先得尤為可愛,特別是這些可愛的方法將那些大科學(xué)家困擾時!
1629年,荷蘭科學(xué)家撒·貝克曼曾用1.6千米以外的一面鏡子觀察反射回的大炮閃光。
1638年,意大利科學(xué)家伽利略用相隔數(shù)千米的燈籠打開和關(guān)閉來測定光速
兩位都是大佬,但可惜光速實在太快,經(jīng)過這點距離不過11微秒,眼睛眨一眨都比這個慢多了,所以這是可能完成的任務(wù)!不過繼續(xù)發(fā)展,方法就靠譜多了!
1676年,天文學(xué)家奧勒·羅默木衛(wèi)一繞木星的公轉(zhuǎn)周期在地球靠近木星的時候,比地球遠(yuǎn)離木星時更短,推測出光速是有限的,他計算出光速大約是22萬千米/秒,盡管這個速度和現(xiàn)代光速相差26%,但各位要知道這大約是清康熙十五年!所以各位將就一下吧
牛頓也計算過光速,并且得出各種顏色的光速度一致的結(jié)論!1729年布拉德發(fā)現(xiàn)了光行差,從而計算出光速,他取得的數(shù)據(jù)已經(jīng)比較準(zhǔn)確。
阿曼德·斐索和傅科合作,在1862年取得了比較準(zhǔn)確的光速,他們測得的速度大約是29.8萬千米/秒,這個速度已經(jīng)和現(xiàn)代光速相差無幾,他們所用的設(shè)備也被稱為斐索-傅科儀,也就是各位熟悉的齒輪法測光速!
十九世紀(jì)六十年代,麥克斯韋用他的方程組推導(dǎo)出電磁波速度和光速相等,因此他認(rèn)為光是一種電磁波!
1887年邁克爾遜莫雷實驗證明光速不變。
1972年美國科羅拉多州波德的國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所利用激光干涉法測定光速,得出光速為:
c = 299792456.2±1.1 m/s
夠精確不,為什么會有小數(shù)點?不是整數(shù)?其實是我們對米定義的問題,1983年的國際計量大會上將銫133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級間躍遷對應(yīng)輻射的9,192,631,770個周期的持續(xù)時間定義為秒,而將米定義為:1?299792458秒內(nèi)光在真空中所走的距離!所以光速被固定到了:
299792458米/秒
這就是人類認(rèn)識光速的歷史
光為什么到不了宇宙的盡頭?
光的速度那么高,怎么可能有光到不了的區(qū)域嘛,但其實光速在宇宙中速度并不高,從太陽的那天開始算起,光也不過走了1/20的宇宙距離,因為可觀測宇宙達(dá)到了930億光年,45億年只能走45億光年的距離!那么假以時日總會走到的吧,其實沒機會啦,我們來簡單算下便知!
1000億光年范圍
2013年歐洲普朗克衛(wèi)星測得最精確的哈勃常數(shù)為67.15千米/秒·百萬秒差距!它是宇宙膨脹速度大小的衡量標(biāo)準(zhǔn),以此計算,宇宙大約會在145.6147552億光年外膨脹速度超過光速。
這是一個難以理解的問題,越過宇宙大爆炸的微波背景輻射,大概是461億光年,最還有8億光年需要中微子或者引力波才能坍縮到的區(qū)域,將會直達(dá)大爆炸發(fā)生的那一刻!但現(xiàn)代宇宙測定是平坦且無限的,而可觀測宇宙只告訴我們我們只能觀測到那么大,在可觀測宇宙外面,還有無比廣袤的未知,所以我們測算出來的145.6147552億光年外將會在930億光年以外!
那里有什么我們不知道,但光永遠(yuǎn)都追不上!