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在漆黑的密室打開手電後再關掉,手電的那束光跑到哪裡去了?

科學 麥克斯韋妖妖靈

如果太陽的光能夠從遙遠的宇宙傳來,光似乎能夠穿越浩瀚的太空來到地球。但是為什麼如果我們在一間黑暗的屋子裡打開手電筒再關掉它,光就消失了,並沒有如我們想象中一直傳播下去呢?光究竟去哪裡了,它是消失了嗎?

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光子與光的關係

我們知道光的本質是電磁波,而光量子最早則是由愛因斯坦提出的,是電磁輻射的載體,光子具有能量、動量和質量,以光的速度在運動。處於人眼可見頻率內的光子我們就看得到,當然,也有人眼不可見的光子。

我們可以認為光子就是光的組成單位。而光子的特性能夠幫助我們很好地解決光為什麼消失了這一問題。

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光子的特徵

光子具有波粒二象性

光子同時具有粒子和聲波一樣的特性,如果我們將時間看成被分割的瞬時時間,光子則是以粒子的狀態在傳播;但是當時間為平均值的時候,光子則以波的形式傳播。光子的衍射和光電效應共同證明瞭光子具有波粒二象性。

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光在真空的環境下,是可以一直傳播的,這也正是為什麼太陽光或者宇宙中其它恆星的光芒能夠抵達地球的原因。但是在非真空的狀態下,光的能量是會損失的,就像聲波的消失一樣是非常平緩的。同時,光的運動速度實在太快了,我們無法快速感知到它的消失,就像無法感知到它突然的出現一樣。

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光的吸收和反射

光吸收是指當光經過某種材料的時候,電磁輻射被轉化為其它能量的物理過程,被吸收的光能夠以熱量的形式釋放出來。而未被吸收的光則會被物體反射、散射或投射。

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大家知道,物質總是會吸收光的,光不可能打到某個鏡面上然後100%被反射。從理論上來說,只要光不被吸收,那麼肯定就能100%反射,但是這種情況在地球的環境中是不可能達到的。光的吸收和反射影響著我們所能看到的色彩。

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有的光是不可見光

在密閉的空間中,我們無法看見光,不一定是說所有的光子消失了。很有可能是可見光都被吸收了,剩下了一些不可見光無法被我們的眼睛觀測到。我們之所以能夠看到物體,是因為光在物體上的反射刺激到了我們大腦中的感光細胞,所以我們可以看見。但是可見光是無法對我們的人腦產生這些刺激的,所以即使有很多可見光存在,我們也觀測不到。

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光子去哪裡了?

所以光子到底都去哪裡了呢?有的光子被周圍的牆壁等物質所吸收了,但是我們其實無法去測量說這一件密室中的光子是否完全消失了。但是我們能肯定的是,世界上有一些光子是我們人眼看不見的,但是有的動物可以看得見。而在我們的地球當中,光子似乎是不會消失,又無處不在的。

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小結:

當我們在密室中打開手電筒,又關上時,光立馬就消失了,那這些光去哪裡了?為什麼太陽的光可以直接照射到地球上卻沒有消失呢?首先,太陽的光是在真空中傳播的,不需要穿過任何的介質,所以並不會被反射掉。

光子具有波粒二象性,也就是說它表現出了粒子和波的特性,它以光速消失,我們的肉眼是意識不到的。其次,很多光會被周圍的環境所吸收,只有被反射的光我們才能看見。被吸收的光往往是可見光,環境中還有大量的不可見光是我們觀測不到的。所以光一部分是被吸收了,一部分被反射到我們的眼睛中,還要一部分是不可見光我們看不見。

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