在鏡子屋內打開手電再關上,光會不會一直反射使屋內常亮?

2021-01-07 科學獵奇

這是個很有意思的問題,鏡子能夠反射光是常識,而理論上說,鏡子與鏡子相對,它們也是會互相反射光的,即便是有散射,如果是四周都有鏡子,那麼,打開手電在關上,理論上光會一直被反射,從而使整個鏡子屋處於亮的狀態下。

那麼,真相真的如此嗎?顯然不是的。下面我們簡單的說一下原因。

鏡子反射光,其實就是二氧化矽(鍍銀的材料)反射光子的原理,因為鏡子的鏡面的主要成分是二氧化矽,而手電的光就是一束光子。當光子與鏡面接觸時,按照經典物理學,這其實就是一個碰撞的過程,而碰撞的雙方就是光子和原子。一般來說,光子是能夠穿過原子的,但是為什麼鏡子不透光呢?問題就出在鍍銀的原子密度較大,讓光子無法透過,從而使它會被反射和散射出來,但是,在反射和散射的過程中,當然也會消耗一部分光子,也就是說,沒有一面鏡子是能夠100%的反射它接受的所有光線的。

而且光的傳播速度極快,就會造成反射次數的增多,光子穿過空氣的次數也越多,經過空氣中的物質的散射再加上鏡面的反射和散射,光子的損耗就越大,而光也就越來越暗,直到完全被消耗掉。

這是其一。

第二個關鍵因素就是光的持續性,當我們打開手電時,光被發出,光開始在不同的鏡子和空氣中被反射和散射,逐漸的被消耗。但是,當關掉手電筒時,光源被切斷,光一直處於被消耗的狀態下,而沒有後續的補充。這就好比我們晚上一直開著燈,突然關燈,屋內的光並不是瞬間全部消失掉的,因為,之前的光還沒有被完全消耗掉。但是,過一會,屋裡就會全黑,這時光就被完全消耗掉了。

我們都知道,燈光也是有熱能的,這就解釋了為什麼被光照到的地方會感覺熱一些,而這個熱能的產生其實就是光子被「打碎」的一個過程,我們都知道,光子也是一種能量,而一種能量是不會憑空消失的,它只會發生轉化,而當手電筒打開,光照在鏡子上時,其實光子的轉化就已經開始了。

這就是光子消耗的原因。

看到這裡,有些小夥伴可能有疑問:太陽落山了,為什麼天還亮呢?不是說光源消失,光就消耗掉了嗎?

其實,這個並不矛盾。因為太陽落山,其實只是我們人類的視角,在太陽與地平線呈20°以前,我們其實就已經看不到太陽了,但是大氣中的物質依然是能夠反射和散射太陽光的,但是當太陽與地平線的角度小於20°時,大氣中的物質也無法接收到太陽光,所以,太空就會變黑,當然,太陽落山後,月亮早已經出現在天空上繼續反射太陽的光,因此,即使太陽落山,我們也很難看到絕對的黑暗。

總的來說,將一束光打在鏡子屋內,光由於損耗是無法一直反射和散射的,所以,切斷光源後,即使在鏡子屋內,也不會是一直常亮的狀態,否則跟永動機有什麼區別。

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