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光源沒有了,光還存在嗎?

網(wǎng)友解答: 首先給出問題的解答:光源關(guān)閉,或者消失之后,如果沒有與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用,光就會一直向前進(jìn)發(fā),可以到達(dá)宇宙深處。大約在2012年,麻省理工做了一個非常有意思的實(shí)驗(yàn):用高速攝

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首先給出問題的解答:光源關(guān)閉,或者消失之后,如果沒有與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用,光就會一直向前進(jìn)發(fā),可以到達(dá)宇宙深處。

大約在2012年,麻省理工做了一個非常有意思的實(shí)驗(yàn):用高速攝像機(jī)反復(fù)拍攝激光脈沖穿過水瓶的畫面,每次拍攝的時候,時間差稍稍偏移一點(diǎn)點(diǎn)。同時,攝像機(jī)的曝光時間也非常短。下面幾張圖片是他們的拍攝結(jié)果:

注:從這里可以推測他們試驗(yàn)中,快門的時間??梢钥吹剑臄z到的光斑大約在3cm左右,這個時間則是1*10^(-10), 也就是一除以一百億。這也正是一些媒體說的「每秒拍攝一百億幀的來歷。當(dāng)然實(shí)際并不是這樣」

這個實(shí)驗(yàn)很直觀地展示了光的「波包」在空間中是如何運(yùn)動的——不需要光源的推動,自己就能直接向一定的方向運(yùn)動。

而按照我們平時的經(jīng)驗(yàn),關(guān)掉了房間里的燈,房間內(nèi)就一片昏暗,有人便以此推斷,沒有了光源,光立刻就沒有了。但要注意,光的速度非??欤瑯O短的時間內(nèi),已經(jīng)和墻壁發(fā)生了大量的相互作用,包括反射、吸收。墻壁上的分子會吸收光,進(jìn)而變成某些激發(fā)態(tài),從而又以特定的頻率釋放出來。通常來說,關(guān)掉燈之后,墻壁發(fā)射的電磁波,其頻率分布會穩(wěn)定在類似黑體輻射譜的樣子——在室溫下,其頻率主要集中在紅外波段,人是無法看到的,同時,它的輻射量也是很低的,也很難探測到。光在產(chǎn)生之后,若沒有與其他物質(zhì)、場有相互作用,是不會無端消失的。

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光源和光的性質(zhì)究竟是什么,是理解這個問題的關(guān)鍵。在我們?nèi)粘=?jīng)驗(yàn)中看來,燈一關(guān)掉光就沒了,這跟光的兩個性質(zhì)有關(guān)系,一個是速度,光速非常快(30萬千米每秒),另一個是光線的吸收。

光速的大小,對它的測量有著漫長的歷史,比如在16、17世紀(jì)之交,意大利物理學(xué)家伽利略就做過測量光速的實(shí)驗(yàn),在兩個鄰近的山頭上,兩個人拿著燈籠,輪流遮擋燈光,以此作為信號讓另外一個人做同樣的動作??上攵@個實(shí)驗(yàn)是失敗的并沒有能夠出來光速大小,但是伽利略由此得出結(jié)論,光的速度是相當(dāng)大的,至少比以前人們憑經(jīng)驗(yàn)估計的要快得多。所以僅憑日常使用的那些測量手段,是不足以測量出來光速大小的。這就導(dǎo)致了關(guān)燈的時候我們的第一個感覺,光源一滅光就沒了,因?yàn)楣馑賹?shí)在是太快了,無論你離燈光有多遠(yuǎn),只要是日常經(jīng)驗(yàn)中,火一滅,光就沒了。

另外一點(diǎn)是我們周圍環(huán)境里的各種物質(zhì)都會吸收光線。你就是光不僅僅能夠發(fā)射(通過燃燒、電燈絲加熱等各種方式),還能夠被物質(zhì)原子分子重新吸收回去,同時伴隨著電子能量的提高,這個吸收過程也是我們的肉眼難以分辨的。所以光在我們周圍,比如房子里面,是不能夠保持下去的,發(fā)射出來之后會迅速的被吸收。但是有些光線卻是能夠永遠(yuǎn)存在的,條件就是它永遠(yuǎn)不要撞上任何物質(zhì)。在空曠的太空里可以實(shí)現(xiàn)這種。比如來自137億年前的宇宙微波背景輻射,或者幾百幾億光年之外的星系、恒星光線,我們能夠看到他們就說明他們已經(jīng)存在了非常漫長的時間。

同樣,地球上發(fā)出的光線也一直在宇宙中傳播(只是相當(dāng)?shù)奈⑷酰?。同樣的道理,我們也能夠看到其他行星上的光。所以我們在看任何距離的時候,你可以用光經(jīng)過的時間來表示。比如光年就是光在一年中走過的距離。太陽光到達(dá)我們需要8.3分鐘,這段距離可以叫8.3光分。

所以在我們?nèi)粘=?jīng)驗(yàn)中看到光元沒了,光就消失,是因?yàn)楣馑賹?shí)在是太快了,我們周圍的環(huán)境又實(shí)在太小了,也太復(fù)雜了。所以光線發(fā)射出來之后,幾乎立刻就撞上了其他物質(zhì)而被吸收殆盡(一部分撞到了我們的眼睛里,讓我們可以看見物體。)

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