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同样是光,为何冷暖有别?

在寒冷的冬夜,当我们走进一间房间,若是打开普通的照明灯,那光芒或许能驱散黑暗,却难以让身体真切地感受到温暖;而若是开启取

在寒冷的冬夜,当我们走进一间房间,若是打开普通的照明灯,那光芒或许能驱散黑暗,却难以让身体真切地感受到温暖;而若是开启取暖器,即便只是那小小的一片灯光区域,也会有丝丝暖意逐渐蔓延开来。同样是光,为何会有如此不同的温度感受呢?

普通灯光之所以难以让人感觉到温暖,首先是因为其功率相对较小。与太阳等自然光源相比,普通照明灯光的功率简直是微不足道。太阳向地球辐射的能量巨大,其功率足以影响整个地球的气候和生态系统。而室内的普通灯泡,如常见的节能灯泡,功率一般在几瓦到几十瓦之间,即使是较大功率的灯具,与太阳相比也相差甚远。如此小的功率,意味着单位时间内释放的能量有限,转化为热能的部分自然也较少,难以对周围环境产生明显的升温效果。当电能转化为光能时,普通灯光的能量转换效率也并非以产生热量为主要目的。例如白炽灯,虽然在发光过程中会产生大量热能,但仅有约 10% 的电能被转化为光能,其余大部分电能都变成了热能散发出去,可即便如此,由于其总功率有限,这些热能在散发到周围环境中时,已经变得非常微弱,人体很难感知到明显的温暖。而像 LED 灯这样的节能灯具,其发光效率更高,能将更多电能直接转化为光能,产生的热能相对更少。

太阳光是一种全光谱光,包含了从红外线到紫外线等各种波长的光线。其中,红外线具有显著的热效应,当阳光照射到人体时,红外线能够深入皮肤组织,使分子振动加剧,从而产生热量,让我们感觉到温暖。而普通灯光的光谱与太阳光有很大差异。以常见的荧光灯为例,其光谱主要集中在可见光区域,缺乏足够的红外线成分。荧光灯通过激发荧光粉发光,发出的光线主要用于照明,产生热量的红外线波段相对较少,因此难以像太阳光那样给人带来温暖的感觉。即使是一些发出暖白色光的灯具,其光谱成分也与太阳光的自然温暖有所不同,无法有效激发人体的热感神经。

普通灯具通常是为了满足局部照明需求而设计,其照射范围相对有限,角度也较为固定。比如台灯,它主要是为了照亮桌面区域,光线集中在一个较小的范围内,人体只有部分部位能够接收到灯光照射,接收到的光热也就有限。而且,由于灯光的角度问题,很多光线可能并未直接照射到人体,而是散射到周围环境中,进一步降低了人体感受到的热量。相比之下,太阳高悬天空,其光线能够大面积地、多角度地照射到地面和人体上,使得我们全身都能接收到阳光带来的能量,从而更容易感觉到温暖。

取暖器灯光之所以能够让人感觉到温暖,其核心原因在于其独特的发热原理。与普通灯光主要将电能转化为光能不同,取暖器灯光更多地是将电能直接转化为热能。以红外线取暖器为例,它通常采用特殊的红外线灯泡或发热体。这些红外线灯泡利用热辐射原理,当电流通过时,灯泡内的灯丝或发热材料会迅速升温,达到高温状态后,便会向外辐射出大量的红外线。红外线是一种电磁波,具有较强的热效应。当红外线照射到物体表面时,会引起物体分子的振动加剧,从而使物体的内能增加,温度升高,进而让我们感觉到温暖。这种发热方式不需要借助空气等介质的传导,能够直接将热量传递给被照射的物体,因此加热速度相对较快。而普通灯泡,如白炽灯,虽然也会在发光过程中产生热量,但这只是电能转化为光能过程中的副产物,其主要目的还是为了提供照明,所以产生的热量相对较少,且散发较为分散,难以形成明显的取暖效果。

除了红外线取暖器,还有一些取暖器采用电阻加热式的取暖灯泡。这些灯泡内部的电阻丝在通电后会因为电阻的存在而产生热量,就如同传统的电炉丝一样。电流通过电阻丝时,电能被转化为热能,使电阻丝发热变红,进而辐射出热量。这种发热原理相对简单直接,能够有效地将电能转化为热能并释放出来,为周围环境提供温暖。