手電筒關閉之後,光子都去哪了?

2020-12-22 科學邊緣2049

不知你有沒有想過,你關燈或者關閉手電筒後,光去哪了?

回答這個問題之前我們首先要了解光的本質,以及它究竟是怎麼誕生的。

光是什麼?

牛頓作為經典物理學的奠基人,在力學和光學方面都做出了卓越貢獻,他認為光的本質是一種微粒,因為他曾用三稜鏡,將太陽光分解成了7種顏色。

但當時的主流科學家,是惠更斯和胡克等人,他們認為光是一種波而不是微粒,所以牛頓關於微粒說的論文,並沒有被刊登在皇家學會會報上,微粒說後來的崛起,很大程度上歸功於牛頓在力學上的巨大貢獻帶來的巨大聲譽。

但物理學最後總是一門實驗學科,光的本質就是是粒子還是波,最終都要靠實驗來證明

1801年,英國科學家託馬斯.楊做了一個「楊氏雙縫幹涉實驗」,在這個實驗中形成的明暗幹涉條紋,意味著光並不是微粒,也不是和聲波一樣的縱波,而是一種橫波,正因如此才會出現光的偏振現象。

1873年,物理學家麥克斯韋發表了《論電和磁》,其內將數學和物理高度統一,證明了光的本質上也是一種電磁波,且真空光速度等於電磁波的傳遞速度,其內的麥克斯韋方程組用四個方程,描述了電,磁,磁生電,電生磁,將物理學和數學之美展現得淋漓盡致

20世紀初,愛因斯坦和普朗克針對之前的波動性 ,以及新發現的光電效應,指出光應該是一種具備波粒二象性的物質,也就是後來的「光量子」學說,該學說最後認為,光子的運動軌跡是呈周期性的波。

那麼光子是怎麼誕生的?

廣義上來說,任何溫度高於絕對零度的物體都在「發光」,但細究起來,能被人類肉眼接收到的可見光,主要誕生於電子能級躍遷過程中。

簡單來說如果你有一個手電筒,那麼通電加熱燈絲的一瞬間,組成燈絲的原子中的電子,就會吸收能量從而躍遷到高能級,然後再回落到低等級,此時原子就會發出一個光子。當大量電子同時重複「一高一低」過程時,大批光子就會從手電筒裡跑出來。

對速度高達每秒三十萬公裡的光子來說,逃逸速度僅為11.2km/s的地球,是個很小的地方,因此在你打開手電筒的一瞬間,「第一個光子」其實就已經離開地球了,兩秒鐘不到的時間,它就能飛過月球。

但我們很難想像光子的世界,因為在我們看來手電筒的光在十幾米外就散射了,雖然這其中也有空氣衍射的「功勞」,但根本原因還是在於,人類的肉眼太落後了。

所以當手電筒關閉之後,在關閉前一秒時飛出去的光子,在瞬間就會到達30萬公裡之外,在人的眼睛完全捕捉不到光子飛行軌跡的情況下,我們看到手電筒關閉的一瞬間,光子就都消失了,但事實上它們並沒有消失。

理論上來說,手電筒發出的海量光子,總是會有一小部分跑出地球飛向宇宙深處的,因此如果外星文明的光子收集能力十分強大,那麼它們是可以收到手電筒發出的光子的一部分的。

我們看到的物體也好,看到的光也罷,都是直接飛進,或者間接折射進人的眼睛裡的,所以「看見」這個過程,更多是因為有物質在反射光子,而在物質密度極其極低的太空中,基本沒有物質在反射光子,所以我們如果在太空中開手電筒的話,手電筒的光子會筆直地向前飛,而不會像在地球上一樣散射開來照亮四周。

總結

光子是我們宇宙中最忠誠的信息傳遞者,它從誕生開始就帶著信息以光速飛奔,理論上來說,如果6500萬光年外有外星文明,且它們的科技極度發達,那麼他們可以用望遠鏡看到,恐龍正在滅絕。

所以說手電筒關閉之後,「那一群光子」並不會完全消失,總會有一些「漏網之魚」,攜帶信息繼續在宇宙中飛行。

相關焦點

  • 把手電筒關掉之後,那麼手電筒之前發出的光去哪了?
    我們夜晚打開手電筒朝著天空照射,可以看到一條光柱,如果關掉手電筒,光柱也會立即消失,那無論是手電筒還是蠟燭,它們發射出去的光勢必是一種物質,物質不會平白無故地消失,那光到底去哪了呢?要弄清楚這個問題之前,我們得先明白光到底是怎麼產生的。
  • 打開手電筒後立即關閉,光子是消失了還是繼續向外傳播
    筆者-小文自從人類學會生火之後,人類就註定離不開光源了,光源可以為人類帶來溫暖,驅走黑暗,也可以用來嚇唬野獸,人類學會利用光和熱,這是人類史上步入文明社會的一個重要轉折點。而到了現代之後,人類從利用火作為光源,到轉為了利用電來產生光,在現實生活中,光源無處不在,也正因為如此,城市裡的燈光才會逐漸取代星光。但在使用光源有一個不可獲取的物理現象卻考驗了科學家許久,那就是當我們打開光源時,光可以迅速布滿整個房間,這是因為光速是宇宙中的最快速度。
  • 關掉手電筒的燈之後,原來的光是消失了還是繼續傳播?
    引言:相信很多人都有用過手電筒的經歷,現在手機這麼方便,幾乎人手都有一個手電筒。手電筒可以幫助我們在黑暗的環境下進行照明,但把手電筒關閉之後光線也隨之消失了。那麼原本的那束光線是直接消失了呢,還是繼續在傳播呢?
  • 光線的命運,關閉手電筒之後,是否寓意著光線已經消失不見?
    其實在我們現在的日常生活中,尤其是到了夜晚到處都是燈火通明給人一種非常安全的感覺,只要是我們持續的維持燈光,才能夠照亮周圍的環境,一般人都以為只要是我們關閉了光源,四周的光亮或者是光線就會消失。在墨子的時代過去兩百年之後,歐幾裡得就寫出了著名的《光學》,在這本書裡面,他設想光線是按照直線的距離在傳播,並且還用了極其簡單的數學方式呈現出了這種本質,但是由於專業知識的限制,歐幾裡得犯了一個重要的錯誤,那就是他不能夠理解為什麼只要眨一下眼睛就能夠看見行刑,除非眼睛能夠發射出非常快的光,在到達了星星之後再次的返回眼睛裡面,其實這種現象要是放在現在人的眼裡,很多人都會說出具體的原因
  • 我們把手電筒關掉之後,手電筒之前發出的光還在嗎?
    手電筒那時特別羨慕多節的手電筒,特別是剛換上新電池,夜晚向天空照射會出現一道光柱傳向雲深不知處,心裡常常想這道光能最終到哪呢?真想踩著這道光上去一探究竟。雖然這是個玩笑話,但人們心中都認為手電筒關掉之後,之前的光就不存在了。事實到底如何呢?我們之所以能看到光源發出「光柱」,是因為光源發出的這道「光柱」不是單個光子掃過空間的拖曳,而是光源連續不斷發出的光子組成的宏觀光幕效應,是人眼的「視覺暫留」。而割裂下的任何一塊光卻是沒法觀察到的,因為光的速度實在是太快了,奔向遠方轉瞬即逝。
  • 手電筒關閉之後,這束光會到達宇宙盡頭嗎?
    手電筒關閉之後,這束光會到達宇宙盡頭嗎?手電筒是很多家庭的必備工具,雖然現在用電比較方便,難免會出現停電的情況。當我們把手電筒的光照射在一個物體上的時候,光會受到物體的折射進行反射,如果我們將手電筒的光照向天空,你會發現,天空中會留下一道光的痕跡,那麼有手電筒發出的這道光是在宇宙中繼續傳播,還是會突然消失不見呢?
  • 手電筒向夜空照一秒再關掉,手電光去哪了?它們會到宇宙盡頭嗎?
    在晴朗的夜晚,天上布滿繁星,如果我們拿著手電筒或者雷射照向天空,我們可以看到一束光柱飛向遠方。如果關掉手電筒,光柱隨之立刻看不見。那麼,手電筒發出的光去哪裡了?這些光是消失了,還是飛到宇宙中繼續傳播?
  • 關閉手電筒,光線是立刻消失還是繼續傳播?一束光的使命
    日常生活中,只有當我們持續打開光源時才會照亮四方,所以我們一般認為只要關閉光源後,光線就會立刻消失。我們可以想像這樣一個場景,夜晚當你用手電筒向夜空中發射一束光,然後關閉手電筒,手電筒的光線立刻從你的眼球裡消失。那麼在這個場景下,這道光是立刻消失了呢,還是繼續在宇宙中傳播呢?
  • 當打開手電筒後又關閉,光最後是消失了,還是一直在傳播?
    於是,這就會給人一種感覺:當關閉燈源後,光線就會立即消失不見。相信大家都有做過這樣一件事,那就是在夜晚時會拿著手電筒朝天空發射一道光芒,之後再把手電筒關掉。那麼,我們發射的這束光會去往哪裡呢?是在宇宙中傳播還是已經消散了呢?想要解開這個問題,我們需要回歸到物理學角度,從光的性質出發。首先,我們需要明確知道光到底是什麼。
  • 打開手電筒1秒後立即關閉,發出的光能照射到宇宙邊緣嗎?
    我們知道,哈勃望遠鏡可以觀測到的目標最遠是距離地球130億光年的原始星系,也就是說,來自130億光年的光子都能夠照射到地球上。 既然如此,如果我們用一個手電筒,打開1秒之後立即關閉,那麼這束光是消失了還是會繼續飛行,如果能夠繼續飛行的話,那麼這束光是否能夠飛到宇宙邊緣?
  • 為什麼光在我們關掉手電筒的瞬間,世界又回到了黑暗之中?
    你要說,我們關上手電筒之後瞬間世界就又回到黑暗,那我就要問你,這一瞬間發生的事情你可看清楚了?你說到底是關了手電就沒了光,還是光跑的太快以至於你根本看不到?光一秒鐘能跑三十萬公裡,你算算從你關手電到光跑到你看不到的地方,總共才要多久?所以說,你根本看不清的。
  • 兩個手電筒對照是光子對撞嗎?會發生什麼,為什麼?
    兩個手電筒對照是光子對撞嗎?這個問題一定有很多人想過,但是大多都得不到答案,今天就讓酋知魚來聊聊這個話題吧,不過與你期待的不同,我可能不會直接給你答案,而是從原頭上來解釋一下這個想法的問題在哪裡。首先第一個問題:光子是什麼形狀的?
  • 手電筒朝著天空照射1秒後關閉,這束光能飛到宇宙邊緣嗎?
    小的時候就特別喜歡用手電筒照向夜空,可以清晰地看到手電光柱,但是這個光柱並不是無限延伸的,而是有一段距離,如果換成是光源更強的指示燈,這條光柱就會越長,當時就在想這束光在手電關閉後就消失了嗎?而這個宇宙背景微波輻射就很好地回答了這個問題,在宇宙空間背景上有著各向同性的微波輻射,某種意義上來講我們可以把它稱之為宇宙大爆炸38萬年之後的一縷餘光,經過漫長時間的能量損失,到今天已經變成了微波,只有最靈敏的儀器才能檢測出來。
  • 如何打開和關閉手機的手電筒
    您可能不會每天在手機上使用手電筒,但是當您需要手電筒時,它是不可或缺的。但是如何在智慧型手機上打開手電筒?我們來幫忙。我們將向您展示幾種打開和關閉手電筒的方法。Android用戶有更多方法可以做到這一點,但我們也會介紹iPhone手電筒說明。
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    有些小夥伴的眼睛還不夠亮,總覺得眼前一片黑暗之後手忙腳亂! 請各位稍安勿躁,現在就給大家一束光。告訴小夥伴們,如何在黑暗中創造一束光。。鎖屏開關手電筒: 直接從底部上推——點擊中間的手電筒圖標。本文屬於原創文章,如若轉載,請註明來源:手電去哪了?
  • 用手電照天空1分鐘後關閉,光去了哪裡?能到宇宙邊緣嗎?
    如果我把手電關閉,剛才發射的光子能飛到宇宙邊緣嗎?現在除了手電筒照天空以外,城市的夜景中還有隨處看見的大功率探照燈,甚至是將光子在發射腔中壓縮以後射出去的雷射,這些比手電筒的光度更大,問題是這些光能飛到哪裡?想要解決這個問題,我們先要了解光是什麼?
  • 三角形手電筒(雷射器)射出的光最初是什麼形狀?之後成何形狀?
    如果我們把太陽看作是一個手電筒,月球就是它前面圓形的遮擋片,光線清晰地給出了透光部分的形狀。然而,對於手電筒甚至是雷射器來說,都是無法保持在長距離傳輸的時候還能保留鏡片的形狀的。這是因為,這兩種光都不是嚴格意義上的平行光。手電筒不是平行光我想各位小夥伴們都是好理解的,所以老郭就不多解釋了。
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