手電筒關閉之後,光子都去哪了?

2021-01-15 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

  • 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?首先,我們能夠看到光柱,是因為空氣中的塵埃顆粒會讓光子發生散射。手電筒關閉之後,沒有光子繼續進入我們的眼睛中,所以光柱馬上會消失掉。
  • 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。
  • 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?
  • 當關閉手電筒光源後,光線消失還是繼續傳播?
    在日常生活中,我們只有持續打開光源才會照亮四周,所以一般人認為只要關閉光源,光線就會立即消失。晚上用手電筒向夜空中發射一道光,再關閉手電筒,在人的視線內都看不見光線了。那麼問題來了,這條光線到底是消失了還是繼續在宇宙中傳播?
  • 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?
  • 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?
  • 關閉手電筒後,射向太空的光束真的會消失?結果把你騙了多少年
    如果在真空中,又藉助足夠大的觀測儀器的話,理論上手電筒的光也會在很遠的地方看到,但前提是途中不能被比手電筒更強的光線幹擾。如果你關閉了手電筒的光,觀測者的距離有多少光距,就會延遲多久的光亮。太空中的光線卻不一樣,因為太空中的環境接近於真空,光子前進的路上,受到的阻擋很少,平均數立方米才會有一個原子,所以光線常常會一直奔跑下去,這也是我們之所以能看到幾十上百億光年外的發光物體的原因,但是手電筒的光線還是很弱的,它發出的光子數量並不多,當它的光子被太空中的物質完全吸收後,它的奔跑也就結束了,但是它奔跑這個距離也很可能會遠達幾十光年。
  • 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。
  • 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?
    只要沒有東西阻擋,光離開光源之後肯定能繼續傳播,這些光子依然會以光速朝前運動。如果關掉手電筒,後續沒有光子發出來,而之前發射出去的光子早已經以光速遠離我們而去,它們不會進入我們的眼睛,所以我們什麼也看不到,世界當然會變回黑暗。不過,這裡大家可能又會有疑問了,如果關掉手電筒導致黑暗是因為光子遠離我們而去的緣故,那麼,如果關掉房間裡的電燈,為什麼也會瞬間變暗呢?
  • 用手電筒照射夜空1秒後關閉,這束光線能飛到宇宙的什麼地方?
    而手電筒是我們生活中不可缺少的照明設備,特別是在野外時,可以給我們很大的幫助,那麼你在使用手電筒時,是否想過這樣一個問題。用手電筒對著夜空中照射,隨即關閉手電筒,這一束光線去了哪裡?可能抵達宇宙盡頭嗎?
  • 手電筒不是機關槍,射岀的光子不會飛行
    打開手電筒,射出一束光,光波照射到遠方,手電筒依舊在手中。依此推論,手電筒只是通過光電效應,由直流電中的電子產生光子,這些光子通過振動,激發周圍的光子振動,不斷向外傳播,從而產生了光束。光子本身並不飛行。每秒30萬公裡是光波傳播的速度,絕不是光子飛行的速度。
  • 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。
  • 夜晚來臨時,打開手電筒後立即關閉,那束光去了哪裡?
    引言:一直以來,都有「光是平行世界的使者」的說法,但是對於光的本質,卻無人能夠給出正確的解釋。它是從何而來,又是怎麼樣消失的呢?這一切都離不開原子理論。光是什麼?對於這個問題,不同的人有著不同的看法。但是,你有沒有想過,物體消失後,光芒去了何方?比如你在夜間裡手持手電筒行走,一束強烈的光從手電筒中射出,照亮前方。當你按下開關按鈕時,光束消失了,似乎沒有出現過似的。那束光到底去了哪裡?或許那束光根本就不存在,一直只是人類潛意識的想像而已?要想解答這個問題,就得從古人對光的研究說起了。
  • 關燈後瞬間消失的「光」哪去了?科學理解光速的與量子的聯繫
    從肉眼到天文望遠鏡再到射電望遠鏡陣列,人類之所以能「看到世界、看到宇宙」,都是因為光子通過各種渠道進入了人眼。消失的光子那麼光源消失之後,或者說手電筒關閉之後,光子都去哪兒了呢?而一旦光源關閉,最後一批光子便會瞬間到達數萬公裡之外,且人類的肉眼完全捕捉不到光子的飛行軌跡。所以在大腦的感知中,光源關閉的瞬間,光子也就消失了。
  • 在黑屋裡打開手電再關掉,屋裡會瞬間變黑,手電的光跑哪裡去了?
    我們估計很多人都做過這樣的「嘗試」,在一間漆黑的屋子裡打開手電筒,我們能看到明亮的光束,以及被光束照亮的牆壁,而當我們把手電筒關閉時,屋子裡立馬又漆黑一片了,那麼在手電筒打開到關閉的過程中,由手電筒發出的光去了哪裡呢?
  • 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?
  • 手電筒對著天空照射一秒後關掉,光是消失了,還是會繼續傳播?
    在夜晚,當我們用手電筒對著天空照射時,就可以看到有一束光飛向了遠方,照進了漆黑的夜空中。說到這估計有很多人好奇了,如果手電筒只打開了一秒鐘就關掉的話,光最終去哪裡了呢?光是消失在了夜空中,還是會繼續傳播呢?其實光並沒有隨著關閉手電筒而消失,而是以每秒接近30萬公裡的速度繼續傳播,只不過我們肉眼看不到而已。
  • 關燈之後,以光速飛行的光子們,都離開地球進入太空了嗎?
    雖然可觀測宇宙內也有攜帶著信息的引力波,甚至是中微子,但對人類而言,光子才是信息傳遞的"主力",從肉眼到天文望遠鏡,再到射電望遠鏡陣列,人類之所以能「看到世界,看到宇宙」,都是因為光子通過各種渠道進入了人眼。
  • 手機手電筒除了照明,還隱藏著其他作用!
    一般來說,很多人都只會拿手機手機筒進行照明;直到最近我才發現,手機手電筒竟然還隱藏著這麼多強大用途!真的很厲害,看完學會的小夥伴記得趕緊告訴家人朋友!秘密一:辨別身份證真假在有些特殊情況下,也許一些小夥伴會需要檢測物品的真假,而手機手電筒就可以助你一臂之力。我們使用手機手電筒就能辨別一張身份證的真假,方法也很簡單。