為什麼我們能看到光?

詠卜分離

先灌輸一個概念:

我們有什麼感受器就能感受到什麼東西。

感受器是什麼東西呢?通常來說它是我們身上的一些特殊的器官,或者是特殊的裝置(儀器)。比如我們有一定範圍的聲音感受器(耳朵),所以我們能聽到聲音;我們有味覺感受器(舌頭),所以我們能感受到不同的味道。就舉這些例子有些人可能覺得不太能夠理解,比如,我們沒有超聲波感受器,所以我們感受不到超聲波,但蝙蝠有超聲波的感受器,所以它能夠感受到超聲波(它們能通過超聲波定位),我們沒有外光感受器(紅外光和紫外光),所以我們看不到紅外線或者紫外線,但人造的儀器擁有識別特殊波段的光的儀器,這可以理解成特殊的感受器,所以儀器可以看到外光。


對本題來說:我們知道,光也是電磁波,波就有波長,不同波長的波對應的是帶有不同能量和顏色的光,對人的眼睛來說,可見光的範圍是波長在400~760nm之間。


光的顏色:為了方便敘述,從400到760之間光對應的顏色分別為赤橙黃綠青藍紫的相反順序,所以400以左為紫外光,760以右是紅外光。

結合以上兩個理論能夠得到一個結論:我們能看到可見光,是因為我們有可見光的感受器,或者說我們擁有對400~760nm波長之間的電磁波敏感的感受器即,眼睛。(廢話。。)

所以眼睛是怎麼看到光的呢?

基本上,人類感受到的所有的知覺都發生在大腦,光也如此,眼睛只是把光的信息傳到的大腦裡而已,這裡設涉及到一些神經傳導的知識,由於不是重點,也就不多敘述了。

籠統來說:在視網膜內存在一種視細胞,視杆細胞和視錐細胞,也稱光感受細胞,它們是神經細胞的一種,能夠將眼睛接收到的電磁波信號轉變成神經衝動,再由神經傳導至大腦皮層,人類才能感受到光。

關於視杆細胞:視杆細胞和視錐細胞都屬於神經元,視杆細胞內存在一種感光物質,稱為視紫紅質,它是一種蛋白質,能夠感受弱光。當光線刺激視杆細胞時,這種物質會收到刺激,引起神經元電位的變化從而完成神經傳導的第一步。

具體的方式為視紫紅質分解成視蛋白和全反型視黃醛,多出來的視黃醛又會被酶轉化成維生素A。在暗處時,視紫紅質又會在酶的作用下以上述物質為原料合成出來,完成一個循環,在這個循環的過程中會引起神經元的電位變化完成信息傳導。插一句,所以維生素A不足,視紫紅質的合成就會受到干擾,這直接影響了眼睛的感光反應,導致夜盲症。

關於視錐細胞:視錐細胞主要用於感受光的顏色,一種假說認為存在三種視錐細胞分別對光的三原色(紅、綠、藍)敏感,視錐細胞內存在一種叫做視色素的物質,它由視蛋白和生色團組成,也是一種蛋白質,它的具體結構由於太複雜,科學家尚未完全搞清楚。這種物質能夠吸收特殊波段的光,引起神經元周圍的電位變化,再通過神經傳導的方式到達大腦皮層。


通過上述兩種細胞的共同作用下,人類才能感受到光的存在,才能看到大千世界。


螞蟻科學

按照相對論,光速不變,恆為c,且某物體速度越接近光速,該慣性系相對普通慣性系時間過得慢。

光速恆為c是正確的,“該慣性系相對普通慣性系時間過得慢。”這句話需要正確理解,假設參考系S,S’已近光速運動,在S參考系看來,近光速慣性系S‘的時間的確很慢,但是在S’系自己眼中,時間並沒有變慢,相反,而是S系時間變慢了,也因在S‘系中,自己是靜止的,S系則為近光速。

光具有波粒二象性,因此光子具有質量

根據波粒二象性不能得出光子具有質量的結論,光子具有質量是因為根據質能方程E=mc²,能量和質量是同一種物質的兩個側面,所以光子具有動質量。

那麼光子在空間軸上的速度為v,那麼在時間軸上的速度就為零,難道不意味著一束光發出,我們永遠也看不到光照到眼睛裡嗎?

回到相對性的問題上,“光的時間為0”,確實是在我們看來,但並不代表我們的時間為0。做一個極端假設,假設存在一輛無限長的列車已光速行駛,在我們眼中,列車中的人都處於靜止狀態,但我們依舊可以看到這列車。


媽咪說MommyTalk

不邀自答。看題主對問題的描述,感覺比問題根據有吸引性,所以簡單針對問題描述,說一下自己的觀點。如果可以起到科普的作用最好。

狹義相對論:此理論是阿爾伯特·愛因斯坦在1905年提出的的平直時空理論,這個理論有兩個前提或者說是假設:物理規律不變原理和光速不變原理。狹義相對論有個推論,也是大家經常在科幻影視作品中常見的,時間膨脹現象。就是題主所說:“某物體速度越接近光速,該慣性系相對普通慣性系時間過得慢”。這就是時間膨脹現象,對牛頓絕對時空觀的衝擊與修正,我們的時間是相對的,你的速度越快你的時間想對就過得越慢(不要想著長生不老,因為你的速度達不到)。

“光具有波粒二象性,因此光子具有質量?”:首先來說,光子是光速那它是沒有靜止質量的,再說光確實有波粒二象性,既能體現波的性質,又能表現粒子的性質。

四維時空:所有物體在四維時空中的速度都為光速,我們平常生活中的速度是光速在三維空間上的分解,三維空間上分解的越少(我們的低速世界),在時間軸上的速度就閱讀(我們的世界時間飛躍)。這個速度在兩軸上的分解高中高中應該都接觸過,很好理解。這是對題主:“那麼光子在空間軸上的速度為v,那麼在時間軸上的速度就為零”這句話的解釋。這種思維可以更好的形象的對狹義相對論進行解釋。

光子:光子是永恆的,就像題主所說光速時間膨脹到極致,時間靜止,但是光子的時間和我們的時間是相對的,我們的時間還是沒變化。所以一束光發出,依舊到達我們眼睛被我們看到。

(全部圖片來源網絡,侵刪)



黑洞家的鏟屎官


沈大哥

你這裡所說的能看到的光,

不是指真正的光,而是指光運動劃過留下的痕跡,就像流星拖著長長的尾巴一樣。

真正所說的光是光子,速度是每秒30萬公里,一秒相當於繞地球七圈半,

這麼快的速度,人類的眼睛是來不及反應的,

也就是說,真正的光,我們是看不見的。

看到的就是光運動劃過留下的痕跡。

就像人走路,留下的腳印一樣。


十年一劍XYF

反射光線是我們可見物質的基本特性,否則這個世界將是一片黑暗。這是宇宙定義的一點。人類能看到這個反射光,和光線本身,是基本光學知識,即眼珠將光線聚攏,投影到眼底的視網膜,視網膜將感受到的光信號轉化為影像神經信號,傳遞到大腦處理中心並使人感受到這個圖像。更復雜也還不清楚的是人的大腦如何處理和感受到圖像。


13995093251

我們能看到光,是因為光子的頻率與人眼視網膜感覺神經原子或某些基因組固有振動頻率相等而發生了共振!僅一個光子,不會被感覺到,因光子能量小。同頻率連續的光子撞擊視網膜,才能被感覺。這就要求發射光子的原子與視網膜原子是同種原子。不同原子發射的光子頻率是不相同的。人是不會看到不共振的頻率光的!我這個解釋,你覺得如何?


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