为何物体温度高到一定程度就会发光?其实这只是错觉!

宇宙时空 2024-12-16 14:44:54

在我们的日常生活中,对许多现象背后的科学原理可能不甚了解。拿一个简单的例子来说,将一个物体逐渐加热,我们会发现当温度达到某一点时,该物体开始发光,甚至燃烧起来。因此,很多人便认为高温是物体发光的必要条件。

这当然没错,然而,这一观点并不完全精确。确切来讲,物体是否发光与温度的高低并非直接相关。实际上,一切物体都在不断地辐射能量,发出电磁波,不管其温度如何。只要物体的温度高于绝对零度,都会发光,而自然界中的温度最低限即为绝对零度。

然而,我们平常所称的“发光”,实际上是指人眼能够看到的“可见光”。可见光仅占整个电磁波谱的很小一部分,大部分光我们是无法直接用肉眼看见的。

为了更深入地理解这一现象,我们需要介绍几个基本概念。

黑体:

科学家们构想出一种称为“黑体”的理想化物体,它不反射也不透射任何光线。通俗来讲,所有投射到其上的辐射能都会被它吸收。并非所有黑体都是完全不发光的,因为在特定温度下,它们也可能发出辐射。

以太阳为例,它可以被视作一个巨大的黑体。太阳几乎不会反射任何进入其内部的辐射,因此我们将太阳视作黑体来进行研究。

但实际上,完美的黑体在现实中并不存在。科学上引入黑体的概念是为了简化复杂的热力学问题,就像我们讨论物体受力时会理想化一个“刚体”(不会形变的物体)一样。

第二个概念是色温:

随着黑体温度的升高,它发出的光线波长会越来越短,频率则越来越高。色温正是根据黑体这一性质来描述光的颜色的一个参数。为方便描述各种颜色,科学家使用数字来表示,因为给所有颜色起名字实在是太难了。色温从绝对零度开始,理论上没有温度上限。

例如,如果一个光源发出的光线颜色与一个温度为3000度的黑体发出的光相同,那么该光源的色温就是(3000+273)K。

这表明了,任何物体只要温度高于绝对零度,就会辐射出能量,与黑体的区别在于,普通物体能够反射光线而黑体不能。

生活中我们常看到,比如一块金属只有在加热到一定温度时才会发光,并且发出红光。然而,这并不是说金属在未达到该温度时就不发光,只是在较低温度时,金属发出的光频率较低,低于人眼可见的红光。在更低的温度下,金属只能辐射出人眼看不见的红外光。

例如,人体也一直在发出“光”,只是这些“光”是红外线,我们的肉眼无法看到。如果佩戴上红外线眼镜,则可以清晰地观测到。

于是,你可能会问,为什么所有物体都要发光呢?它们不能不发光吗?

我们要理解光的实质,光究竟是什么?

简单来说,光就是电子在不同能级之间跃迁时释放出的电磁场能量,也可以说是一种能量。只要有电子跃迁,就会释放出光子(能量)。反过来,只要电子吸收了一定数量的光子(能量),就会发生跃迁。这种跃迁是电子在基态和激发态之间转换的过程。

电子在基态受到外界影响(吸收光子能量)后,会跃迁到更高能级,即激发态。像被弹簧推动一样,但电子总会回到稳定的基态,并将吸收的能量以光子形式释放出去。这些光子可能会被其他原子的电子吸收并释放,如此循环往复。

太阳发光的原理正是基于这样的过程。太阳核心的光子经过漫长的时间(数万年),通过无数次的电子吸收和释放,才最终到达太阳表面,因此我们所见的太阳光实际上是数万年前的光。

绝对零度,即所有微观粒子都停止运动时的温度,由于量子世界的不确定性,电子永远不会静止,因此绝对零度无法实现,所有物体都会发出辐射。

即使是神秘的黑洞,也会有能量辐射,尽管极其微弱。例如,一个和太阳质量相当的黑洞,其色温仅有0.06172x10的负6次方K,非常接近绝对零度。而上个世纪60年代科学家观测到的宇宙微波背景辐射的温度为2.725k,甚至比黑洞的温度还稍高一些。

总的来说,自然界中任何物体都有辐射,并非只有在高温时才会发光。人类眼睛所能看到的光仅仅是电磁波谱中的一小部分,我们需要借助其他专门的仪器才能观察到其他的光。

16 阅读:3126
评论列表
  • 101 14
    2025-04-15 19:32

    如果光是电磁波的一部分,光应该能够被磁场影响,但实际上电磁波对光不起作用。

    用户83xxx22 回复:
    请问引力透镜现象算是光线被磁场影响吗?
  • 2025-04-14 07:44

    能级跃迁……

  • GGG 6
    2025-04-16 11:28

    物质一直有幅射,平时不留意不使用专用工具人眼是看不见的

  • 2025-03-07 07:05

    能级跃迁,释放光子……

  • 2025-03-08 10:13

    任何绝对零度以上的东西都会发光,只是光度的强弱而已。

    说两句 回复:
    是光的频率不同
  • 2025-01-18 23:31

    我都41℃了,也没发光

    佛衫黄灰红 回复:
    后来是不是局部变绿了?[呲牙笑]
    天命 回复:
    你没发光但是发烧[抠鼻]
  • 2025-03-03 23:03

    ⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子/电磁粒子, photon energy and photon behavior discussions,物质包括光子本质是带电质量体都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,强大电斥力(10^36倍引力)发射碎块到达零电势区获得真空光速,极强大电磁力平衡是稳定光子间距/波长的关键。原子内遍布真空,极小光子惯性飞行,有引力场轨道运动与逃逸折射或撞击,有斥力场散射反射等。电子质子不易获得高速,原子惯性飞行穿透材料条件也差太多。中子大冲量撞击原子核是产生光子(核能)的关键途径,电子撞核/质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。⭕️热量温度是光子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵增是数学,原子获得光子动能相对运动带来生命生机不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度/可怕,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度极难。

  • 2025-03-04 18:23

    只要你还在动,就会不停发光,运动激活时间,时间赋能发光[点赞][点赞]

  • 2025-02-20 12:04

    我的脑袋可以反射光芒

    朋友 回复:
    你不发光就会被观察到

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简介:热衷于宇宙时空的探索