密闭的房间里打开手电筒然后关掉,手电筒的光去哪了?

宇宙时空 2024-06-13 15:22:31

在一个漆黑的房间里,打开手电筒,然后关掉,房间又会立刻漆黑一片。那么手电筒发出的光都哪里去了?

简单回答:被吸收了,被房间里的空气分子和墙壁吸收了。

虽然,光在我们身边无处不在,但光也是很神秘的存在,人类几千年科学发展史,其实就是研究光的历史,但至今人们也没有完全弄明白光的本质。

不过人类已经越来越接近光的本质了。如今我们知道,光在量子力学中属于规范玻色子,具有波粒二象性,理论上光的寿命是无限的,如果光一直在真空中传播,可以永远存在,不会消失。

同时光没有静质量,只能动质量,只能以光速飞行,而且一出生就是光速,没有任何加速过程。通俗理解就是:光是一种能量。

要了解光为什么会被吸收,到底是如何吸收的,首先我们需要前往亚原子世界去一探究竟。

我们都知道,原子是由原子核和核外电子组成的,而核外电子具有不同的能级,也就是不同的轨道,总体可以分为基态和激发态,基态的能级最低也最稳定,而激发态的电子不稳定,总是倾向于跃迁到基态。

如果电子吸收了能量,也就是吸收外来的光子,就会从低能级跃迁到高能级。而跃迁到高能级的电子并不稳定,所以会通过释放能量也就是释放光子的方式重新跃迁到低能级,直到能量最低的基态。

由于能量几乎无处不在,所有电子就这样来回跃迁。这里存在一个极端情况,如果能量足够高,电子就会跃迁到非常高的能级,直到完全脱离原子核的束缚,也就成为了自由电子。

电子跃迁的过程中,中会吸收或者释放出不同能量的光子,表现出来的就是五颜六色的光线。

理论上讲,电子跃迁释放出来的光子,如果没有碰到任何阻拦,就会一直传播下去,直到遇到阻拦被吸收。

在现实世界里,释放出来的光子很快就会被物体吸收,因为绝对的真空是不存在的,即使看起来空无一物的环境,也到处充满了各种宇宙辐射,中微子等微观粒子。

所以,手电筒发出的光遇到周围的空气分子,还有房间的墙壁,瞬间就会被吸收完毕,房间一片漆黑。

理论上讲,任何物体对光的吸收率都不是百分之百,总会反射一部分光线。房间的墙壁也是如此,不可能完全吸收光线,也会反射一部分光。

但是由于光速达到每秒30万公里,速度太快了,房间里墙壁之间的距离不过几米而已,这意味着每秒钟光线会被墙壁反射上亿次,即使墙壁每次只吸收很小一部分光子,光线也会很快被墙壁完全吸收。

所以,如果我们假设房间的墙壁是由一种绝对不吸收光子的材料建造的,同时房间里是绝对的真空,那么即便是关闭手电筒,房间里也会一直充满光线,也不会变暗,因为光线会一直反射,不会消失。

但是,现实中根本不存在反射光线达到百分之百的材料,即使非常接近百分之百,比如说99.99%,在光线反射上亿次之后,剩下的光线也微乎其微,光线基本上也会瞬间被吸收完毕。

现实中就存在反射率非常高的平面镜,反射率能达到99.7%,不过需要极高的成本才能制造出这么高反射率的平面镜,一般的平面镜是达不到的。

但是即便是99.7%的反射率,每次反射仅仅损失0.3%,也几乎会在一瞬间完全被平面镜吸收完毕。这其实只是简单的数学计算。

反射800次之后,就只剩下不到百分之十的光线。反射1500次之后,只有百分之一的光线。而反射1500次所用的时间大约只有0.0001秒而已。也就是说0.0001秒之后我们就无法看到房间里的光线了,房间会变暗。

我们的肉眼根本无法识别0.0001秒这么短的时间,只会感觉到手电筒熄灭的瞬间房间就变暗了。如果有高速摄像机可以把整个过程放慢一百万倍,我们就能清晰地感受到房间并不是一下变暗的,而是有一个缓慢的过程。

1 阅读:226
评论列表
  • 2024-06-15 02:30

    一盏灯发的光会很快熄灭,那一百万,一千万盏灯发的光,应该坚持几秒钟吧[呲牙笑]试一下呗

  • 2024-06-15 00:42

    确实,我记得小的时候在农村晚上出去月光照耀大地的时候都不用手电筒和白天没什么区别,现在城市的夜晚没有白天黑夜,

  • 2024-06-14 12:17

    光看到你的脸之后吓得迅速找地方躲起来了,别问它躲哪里,它在你心里。

  • 2024-06-15 01:19

    光看到你密闭的房间没有窗户,直接原地抑郁消失了。

  • 2024-06-14 16:20

    一根火柴就可以产生光,你说神奇不神奇?

  • 2024-06-15 12:14

    很好的关于光的科普文章!

宇宙时空

简介:热衷于宇宙时空的探索