制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

许多热爱科学的读者肯定想过这样一个问题,既然光线可以被镜子反射,那么我们能否制造出一面立方体的镜子,然后向立方体镜子内部注入光线,那么这束光线就会在内部无限反射而被保留,一段时间后我们重新打开立方体镜子,光线就会喷涌而出,理论上会发生这样神奇的事吗?

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

很多人可能要问如何才能将光线注入呢?注入的瞬间光线就会逃走,根本不会有那么快的速度将立方体封闭。当然在这里我们只是做一个假想的实验,就像薛定谔的猫一样,不会真实地去操作。如果你认为这个实验在真空理想的环境下是可以实现的,那么可能要让你失望了,有两个原因限制了这个实验。

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

首先,我们要明白日常生活中电灯关闭后,光线是如何消失的。当一束光线产生后,光子可能会撞击到墙壁,撞击到地板,撞击到人体,然后组成这些物质的原子核外的电子会吸收光子,一部分光子变成了热能,并且原子会向外再次释放能量更低的光子,当光子能量降低并且再次撞击到物质,原子核外的电子捕捉到低能量的光子的概率就大大增加了,此时光子可能完全变成了热能,不再向外释放光子,这就是光线消失的原理。

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

那么当一束光线被注入立方体的镜子中时,也是同样的道理,虽然光线会被反射,但也难以避免被损耗,光线变成了立方体镜子的热能,使得镜子温度升高,温度升高的镜子会向外散失热能,并且由于温度升高立方体镜子向外辐射红外线的能力也增强了(任何温度高于绝对零度的物质都会向外产生辐射,常温下主要表现为红外线),这是第一个原因。

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

当光线在镜子中发生反射时,光子在镜子中繁杂凌乱的轨迹可能会导致光子相互撞击,也就是说光线会被自己所影响,那么当两个光子相撞的时候,可能会导致光子的频率变大,波长变短(单个光子也具有频率和波长的说法),那么此时光子可能会变成高能的光子穿透立方体镜子而逃出,这是第二个原因。

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?

虽然我们的想法很美好,但这个实验从理论上也是无法完成的。关于将光线困住,有科学家就曾经利用下图中这个装置将光线困在一个耦合线圈内,据说光子可以在里面旋转100万圈而几乎不发生能量损失,这或许是目前留住光线唯一的办法了吧!

制造一面立方体的镜子,能否将光线留住?


分享到:


相關文章: