关于光，我们把手电筒关掉之后，手电筒之前的光还在吗？

2018-07-14 19:47:08 佚名

术帆科技

对于这个题目，手电筒关掉之后，我们感觉屋子里瞬间黑了下来，那是因为手电筒之前发出的光线被墙壁、屋内的物品等吸收掉了。但如果在真空之中，则能够传播更远的距离以及更长的时间。

看风景的蜗牛君

这有几种可能，首先必须说手电筒的光着照向哪里？如果是照向地面的话，那么在关闭手电筒的瞬间，光就没有了，如果是照相太空，而且天气十分晴朗的话，那么虽然你的手电筒已经关闭了，但是之前发出的光还是会继续跑下去点，而且还会跑好一阵子的。

那么为什么手电筒照到地面上的光关闭后立即就没有了？而照向外太空的光却能好下去呢？这是因为手电筒的光照到地面或者其他物体上的时候被物体阻挡并吸收了，可能很多人会好奇，觉得物体怎么会吸收光呢？其实想想道理也很简单，光的速度是非常快的，每秒30万公里，但是光子非常小，质量也非常微小，甚至科学家认为光子如果不运动的话都是没有质量的，那么当手电筒的光照到物体或者地面上时，在微观的层面，实际上是光子撞击到了原子，当光子撞击到原子上时，由于原子核中的质子和中子的质量比较大，所以光子就作为能量能量被轻松吸收，并且不会发生大的变化，除非光子非常非常多，比如激光发出的光就能摧毁物体，就是因为它发出的光子太多了，但是手电筒发出的光远远达不到这种程度，但是手电筒发出的光的光子打到围绕原子核运行的电子上时，却能加速电子的运动，因为电子的质量非常小，据说只有质子的万分之三，但是仍然比光子大得多，所以光子打到垫子上时能被电子吸收，这能加速电子的运动，但是并不能把它打出去，这时被加速的电子就会从低能级的内层轨道跃迁到高能级的外层轨道，原子的状态变得活跃和不稳定，这就是我们抚摸一些阳光下的物体比不在阳光下的物体感觉热的原因，同时这也是一些物品或药品不能直接在阳光下照射的原因，因为光子的照射会微观的层面改变物品或药品的状态，加速其变质的速度。

但是并不是所有的物体中的分子和原子都会吸收所有的光线，当光子打到物体上时，微观层面发生的事，就是一部分光子被原子核和电子直接吸收了，也有一部分会被发射出去，然后被释放的光子又会撞击其它物体，再次减少其数量和能量，光子的衰减大体就是这样一个循环渐变的过程，所以照射的地面和物体上的光会立即消失。

但是照射到太空中的光线却不一样，因为太空中的环境接近于真空，光子前进的路上，受到的阻挡很少，平均数立方米才会有一个原子，所以光线常常会一直奔跑下去，这也是我们之所以能看到几十上百亿光年外的发光物体的原因，但是手电筒的光线还是很弱的，它发出的光子数量并不多，当它的光子被太空中的物质完全吸收后，它的奔跑也就结束了，但是它奔跑这个距离也很可能会远达几十光年。

科普大世界

不管什么光都会一直传输下去，只是有些光强大，就传得很远；有些光很弱，传不多远就难以识别。

宇宙目前观测到的最远发光体是138亿光年，也就是说，那里的星光走了138亿年，才被人们观测到。光在真空中传输的速度是每秒钟约30万公里，一年走9.46万亿公里，走了138亿年，你算算传了多远距离？

手电筒的光是散射的，传不多远就看不到了，有几个原因。一是空气会对光发生衍射现象，二是人的祼眼看不了多远。如果在真空中，又借助足够大的观测仪器的话，理论上手电筒的光也会在很远的地方看到，但前提是途中不能被比手电筒更强的光线干扰。如果你关闭了手电筒的光，观测者的距离有多少光距，就会延迟多久的光亮。比如观测者距离手电筒光源1光分，手电筒关闭后，观测者会延迟1分钟才看到手电筒熄灭。

前面反复提到的观测者才是关键因素。这个宇宙的所有事物发生变化，都是因为有观测者的存在，是观测者观测的记录。如果没有观测者，一切皆为乌有。手电筒的光线也不例外，哈哈。

时空通讯

侯宝林有段著名的相声，两个醉鬼聊天，一个打开手电筒让另一个顺着光柱爬上去，另一个说：“别闹，我爬上去，你一关电门，我掉下来了”。题主是受这段相声启发吧。

先抛开手电筒不说，抬头看看太阳。我们都知道太阳距离地球大概1.5亿公里，光从太阳发出到达地球需要大约8分钟。如果太阳此时此刻突然熄灭了，我们抬头看向天空，不会察觉到任何异样。大约8分钟以后，我们才会看到太阳黯淡下去。

手电筒和太阳本质上是一样的，都是所谓光源。光的本质是电磁波，所以光源本质上就是一个发射电磁波的源头。你也可以把光源理解为不断射出子弹的枪口，当枪口停止发射，子弹会消失吗？当然不会。

当然光并不等同于子弹，光具有波粒二象性，即它既是波又是粒子。那么你又可以把光源理解为一个在湖面上不断向外放射水波的振动源。振动源消失的同时，水波并不会马上消失，而是不断向外传播，直到衰减至平静。

回到侯大师的那段相声，实际上，光本身具有动能，照射到任何物体，都会和物体相互作用而对物体产生所谓光压效应。也就是说，如果手电筒的光足够强，那个喝醉的哥们还真可能顺着那道光爬上去。而且只要他爬的足够高，比如说，100光年那么高，那么即使关了手电筒，他也要100年以后才会掉下来。

罗生物语

手电筒关掉后，之前发出的光会因为衰减而耗尽消失。其实当我们关闭手电筒的时候，光子会经历重重的障碍被损耗，手电筒的

镜片对光子也是具有吸收作用的，当光子透过手电筒进入空中的时候会撞上空气中的分子，氧气分子，氮气分子等等，也会被吸收而损耗，空气中的空隙非常大，绝大多数的光子会撞击到墙面，地面，树木上，最终被消耗殆尽。接下来就要说说这些光子是如何被消耗的。

非真空

当光子撞击到分子和原子以后，这些物质的原子核外的电子就会接收到光子给予的能量，核外电子就会从基态变成激发态，从低能级的内层轨道跃迁到高能级的外层轨道，此时核外电子的状态不稳定，一部分核外电子会吸收光子而保持激发态，相当于光子被直接吸收了；另一部分核外电子会从激发态重新变成基态并且向外释放能量和光子，此时释放的光子比吸收的光子能量要少。打个比方，相当于核外电子吸收了100份光子，然后释放50份光子和能量，然后被释放的光子又会撞击其它物体，大体就是这样一个循环将光子衰减的过程，虽然这个过程看起来复杂，但实际上光源关闭的瞬间，这个过程也就完成了。

真空

假设这个手电筒是在宇宙的真空环境下照射的，那么过程又有点区别了，宇宙的真空环境其实并非完全真空，每4立方米含有1个质子，光子在宇宙中传播，极少量会被质子吸收，但是这个吸收的量少到完全可以忽略的，除非是被高质量的天体所吸引或者撞击到宇宙中的障碍物，否则完全可以认为光在真空中传播是没有损耗的。

当手电筒没有关闭时，有了源源不断的光子供给，就形成了明亮的光柱，生活中看似简单的一件小事，背后都隐藏着无尽的科学知识。

科学薛定谔的猫

我们可以先把这个问题放得很大，或许会好理解一点。假如太阳突然熄灭了，远在地球的我们根本不可能立即就知道，为什么我们的反应这么迟钝呢，因为太阳和地球的距离实在太远了，连跑的那么快的光都要花8.3分钟左右才能跑完。（按照c0=299792458m/s的光速，以及149597870千米的日地距离）

也就是说，当太阳熄灭的那一刻后的八分多钟，我们依然可以看见太阳光，只不过这个时候的太阳光某种意义上已经是幻象了，这和我们经常说的“天上早就死去的星星依旧在夜空闪亮穿越千万年的光来到你的身旁”是一个道理，是不是有点恐怖的感觉，因为宇宙真的太大了，人类也真的太渺小了。

回到题主的问题，作个不严谨的比喻，其实手电筒就是小太阳，一个小的发光体，当我们关闭它之后，它的光是立刻消失，还是继续向前走呢？

按照太阳的这个例子，既然都是光，那原理也应该一样，手电筒的光确实会继续向前走。

只不过手电筒的光和太阳光相比，威力真的是太小了，而且地球不存在绝对的真空环境，光在往前走的时候，必须会伴随着消耗，也就是折射、散射、和衰减转化的一系列过程。

在我们关闭手电筒的那一刻，手电筒的光会继续向前走，但也会在极短的时间内就消耗殆尽，短到我们人类的肉眼都难以捕捉，从这个角度看，说它是“立刻消失”似乎也有一定正确性。

不过话说回来，根据能量守恒定律，光又是永存的，只不过是以你看不见的其它形式。

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这是个有意思的问题。

实际上“光”不是一种单纯的物质，而是一种可以传播的“影响”。具体来说，光是一种电磁波，电磁波就是一种磁电相生的过程，这个过程会在空间中逐渐传播。下面这张动图就是形象地展示了“磁生电、电生磁”的过程，在这个过程中，光逐渐向远方传播。

所以打开手电筒之后，就相当于是有了一个源头，然后这种影响会不断向远方走——跟源头是否还存在没有关系，直到遇到障碍物，或者在空间中衰减、直到消失不见。就好像是你敲了铁轨的一头，虽然你的手已经停止不敲了，但是声音还是会持续向远方传播过去，如果没有衰减，那么这个声音会向远方走去。

光到底是什么东西？

当然，有的人会非常好奇，光到底是什么样子的，没关系，现在已经有超高速摄影技术，可以捕捉到光的传播了。比如说下面这张图就是光的本尊，我们可以看到，在这个过程中，光既像是一个粒子——有这么一团物质，又像是一束波————也就是在传播的过程中呈现明-暗相间的特性。

SilentTurbine

如果我们把这个问题稍微改一改，不是关于光而是关于水龙头的。一个人，开着水龙头往外喷水。突然，关住了龙头，这时候已经喷出去的水，是会突然消失，还是继续往前跑呢？

知道结果的自然已经知道了，不知道的您也可以去试一试。

这个问题这么简单，那为什么把水换成了光，就搞不清楚，就要跑到这头条上提问呢？就是因为，光实在太快了，一秒钟能绕地球跑7圈半。你的手电筒发出去的光，不到万分之一秒，就已经无影无踪了。

那我们到底怎么样才能真正观测到，光的足迹呢？

答案就是，借助科学的力量。

麻省理工学院媒体实验室与化学系的巴文迪实验室在2011年，发明了一种高速拍摄技术，可以获得等效于每秒一万亿帧（1,000,000,000,000fps）的影片。这相当于两帧之间的间隔仅为1皮秒（皮秒为万亿分之一秒）。在这么短时间内，光只能传播0.3毫米。好比那孙悟空，一个跟斗明明十万八千里，但对于这台摄像机来说，哼哼，还在手掌心里呢~

借助这一高科技，我们现在已经可以清楚地看到，光在离开光源之后，一点一点向前蠕动的景象。可以说是十分令人惊叹了。

比如上图，就是一束激光穿过一个可乐瓶。

这是一束激光被镜子反射的视频。注意，镜子画歪了。

如上图，光在不同介质中的速度会不一样，而这一现象也能被这台高速摄像机观测到。