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!
光子只要不被物质吸收是可以永久存在的,就像阳光可以经历1.5亿千米,来到地球普照万物。光子会消失吗?
如果此刻,你远在4000光年外的星球上,用足够精密的望远镜跟踪着地球,望远镜可以直播夏商周的盛况。
光如果不被物质所吸收是否就能一直行进下去?这涉及到宇宙的边界问题。
举个例子:假设距离地球最远的宇宙边界在100亿光年处,此刻携带着"我正在码字信息"的光子以地球为中心,向全宇宙发射出去,光子将会在100亿年后到达宇宙的边缘,如果那里有生命,它们只有在100亿年后才能看到我此时此刻正在干什么。
实际上,基于哈勃观察、宇宙微波背景辐射等理论告诉我们:宇宙不是静态的,它就像气球被吹起来膨胀着,而且膨胀速度与距离成正比,我们能观测到的宇宙为930亿光年,可观宇宙之外还有宇宙,只是之外的空间膨胀速度超越了光速,之外的星球正以超光速离我们而去,光子无法把那里的信息送过来。
这意味着此刻地球的信息,即使不被沿路的物质所吸收,也永远追不上超光速的星球,光子所携带的信息将在宇宙中永远的飘荡下去,永久保留。那么光源亮,屋子亮,光源灭屋子就黑,光子哪去了?
我们做一个思想实验:你有个远程电源开关,可以控制一个封闭房间的光源。一按电源,光源立刻释放光子,房间灯火通明(你看不到)。松开开关,房间立刻会暗下来(你看不到)。
即使看不到,实验结果你肯定是认同的,因为每天天黑了我们都在经历相同的事。那么接下来,我要告诉你,你的直觉是错的,错的原因有几个:
第一个:电源打开,屋子对你来说不一定是灯火通明的,这取决于光源释放了什么光。比如:释放的是紫外线波段的光,即使你在屋子内,屋子也是漆黑一片,因为你看不到紫外线,只能看到可见光,但对于能接收紫外线的蜜蜂来说房间是灯火通明的。
第二个:即使是可见光,光源关闭之后,屋子里也不一定是暗的(理论上)。如果屋子里所有物质无法完全吸收可见光,那么不被吸收的光会在物质间一直反射下去。
第三个:如果你理解了前两点,那你就应该明白,当光源开着屋子是暗是亮取决于屋子里此刻存在的光子是否能被你眼球中的感光细胞所吸收并反馈给大脑。
第四个:如果你在屋里,意味着只要光源关闭,屋子里必然是黑的,因为你只能接收可见光,如果可见光没了,屋子就是漆黑一片,而你的眼球又是一个吸收源,光速每秒3亿米,哪怕光子需要在屋子里不断反射经历3亿米才可以进入你的眼球,当光源关闭只需要1秒,你就可以吸收到所有可见光,房价立刻变暗。当然这是夸大了,光子无论如何反射,房间的造型无论多奇葩,光子都不需要经历3亿米,因此在你的感觉中,房间是在光源关闭后立刻变暗。
因此光源关闭,屋子变黑的答案是光源发出的一部分光子被物质所吸收(包括人所穿的衣服、皮肤等等),一部分被你看不见(可见光之外的波段,例如红外线),一部分被你的眼球所接受。那么光子有没有可能永远留在屋子内呢?
答案是不可能的。如果存在100%完全反射的物质,你用它来制造墙面、地面、顶棚,并且保证完全密封,光子是可以永远留存的,但是并不存在这种物质。
即使假设存在这种物质,你也无法判断屋子里是否永远亮着,因为你想判断,势必要观察,观察意味着你眼球要接收"原本可能能永久反射或留存的光子",你只要一看,它们就立刻被你的"眼睛"吃了,屋子又暗了。
那么可以用100%完全反射材料制成的机器人进去检测一下?实际上,这和人眼没什么区别,你想得到房间里是否有光子存在的信息,势必要用验光仪器接收光子。
图:哈勃太空望远镜拍摄到的星光
检测会使光子消失,与光子是否一直存在是对立的,因此这个实验没办法做。但是基于光子的性质,我们知道光子可以永久存在,就像遥远恒星发出的光,可以穿过上百亿光年的距离,被我们的天文望远镜所捕获。
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。
原创,漆黑的密室打开手电筒,满屋都是亮的,而后又关掉电源,自然肉眼是看不到光了,还是漆黑一片,等于光在人眼里就消失了。
提主问射的光到哪里去了,是否还在继续走,回答说,看不见的光即然跑不出密室只能撞到墙上掉在地上了,光掉在地上还能往哪跑,除非墙可以折射光,就多在室内转一会,反正人又看不见,这束光不会穿墙走了吧。
人都喜欢抛根问底,比如,手电筒往天空照,是能看见一道光拄,而且光柱长短有限,关掉电源后,照的光柱就没有了,可还有人问,先前照的光到哪去了,是不是继续在走,会走出太阳系,或走出银河系吗?手电筒用的能源是电池,电池发出的光又能走到哪去,手电筒只是射了一束光而已,只有短暂的光柱,但决不是像银河系里的恒星发出来的光一样,因为恒星发出的光,能量跟手电筒的能量决不一样,手电筒的光走着走着就被地球大气层拆散了,而恒星发出的光一直在走,不走出宇宙决不会罢休。
总之,手电筒的能源不够,发出去的光距和力量是有限的,电源关掉后光自然就没有了,至于光是否还在继续走,反正人的肉眼是看不到了。
被墙壁吸收了,这一点当我们晒太阳时最有感受。
手电的那束光在持续的反射中被吸收及损耗掉了。
光在宇宙中之所以能够持续的传播,主要是由于宇宙处于完全真空的状态,在没有任何反射介质的状态下,光就可以持续的传播下去。
但在漆黑的密室内部,首先空间不是完全真空的,光在传播中就存在着损耗,同时当光遇到密室的墙面时,一部分光子会被吸收掉,剩余的光子则可能发生反射,并直到撞击到密室的其它墙面上。然后再次出现损耗及反射,在这样连续的损耗及反射状态下,手电最初照射出的那束光就会消耗殆尽。
理论上这是一个逐步消失的过程,但奈何"光速"实在是太快,一般我们计算光速都按照300000千米/秒的速度进行测算。
试想一下,光一秒就能走30万千米,所以在一个漆黑的密室里,一秒钟的时间,光子就可以在各个墙面间进行数万次的反射,一般情况下,在最初的几十次反射的过程中,光子基本就被吸收及损耗殆尽了,所以这个时间比一秒钟要少得多,我们的肉眼也是根本不可能察觉到的。
这里我们可以假设一个例子:
比如在这个漆黑的密室里,
光子每发生以此反射的距离是10米,
每次反射的损耗为1%,
那么这个光子在传播1000米(1千米)后就会消失不见,
而光的速度是300000千米/秒
这束光在开始传播的1/300000秒后就会消失不见,
也就是0.00000333333...秒,
所以我们的肉眼是根本无法察觉到光在空间中的传播轨迹的。
实际上我们日常使用的光纤网络就是利用光的全反射原理,其数据传输的数据要比传统技术快得多,这也主要得益于光速的速度是非常惊人的。
以上个人意见仅供参考。
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。
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: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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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。
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