用足够大的放大镜汇聚月光,能点燃火柴吗?

科学探索菌


当然可以了,只要你不限制放大镜的尺寸,那就可以把所有照射到月球上的太阳反射光聚焦起来。

而且太阳和月球之间也加了凸透镜(一镜两用),理论上月球表面能获得的太阳光将比现在更多,虽然月球的反射率不高,但把所有照在上面的太阳光聚集在一起就算只有1‰的反射率都够点燃火柴了。前提是你的放大镜真的不限制大小。

我已经回答完了,可是字数不够,我又要废话了_(:D)∠)_…虽然放大镜可以做无限大,但是为了聚焦到地球上某一点,而地月距离有限的情况下,它的曲率是有限的,但获得月表反射的20%以上应该是没问题的吧。反射率我懒得查了,压制一下就算1‰,也我们可以聚焦到月球接受到的太阳辐射的0.002%,也就是万分之二。



月球直径3000多公里,懒得查了,你算3000公里吧,聚焦万分之二的太阳光辐射。而地球上只要不到5厘米直径聚焦到太阳光辐射就能点燃火柴。你是谁聚焦得到的太阳辐射多?


星宇飘零2099


用足够大的放大镜汇聚月光,能点燃火柴吗?

非常有趣的一个话题,因为这个答案是两极分化的,有支持点燃火柴的,也有认为不可能点燃火柴的!大家都有各自的理由,但本文并不打算从热力学方面来考虑这个问题,简单通俗一点,直接来计算下以地球上最大的望远镜为口径,能不能将火柴点燃!

筹备中口径达39M的欧洲极大望远镜(E-ELT) ,简单估算下假如对准月球的话,它的焦点能获得多大能量!

月球直径:3476.28KM

辐射功率:1.4KW/平方米

那么月球获得的太阳辐射功率有:13287626640027.95KW

月球的反射率约为:7%

那么月球在38.4W万千米的天球有多大面积呢?

约为:463246686327736551.77平方米

这个39M的主镜有多少平方米呢?

约为:1194.6平方米

在它的焦点处能获得多大功率呢?

大约有2.4W,当然2.4W的功率是能点着火柴的,前提是光斑足够小,但望远镜聚焦的光斑不可能无限小,因此到火柴头上功率可能会更小!而火柴头黑色部分比较容易吸收可见光辐射,红色火柴头就只能吸收部分了!因此从理论上来看,这个欧洲极大望远镜光斑上再加一个透镜,让其光斑足够小,兴许是能点着火柴的!

很多人认为月球表面太阳光照下只有180度不到,即使再聚焦也不可能超过180度,假如要满足点燃火柴达到250度以上的温升,相当于使热量从一个温度较低的地方流动到了另一个温度较高的的地方,这在热力学中是不可能的任务!但事实上月球反射光是6400K,透镜聚焦光线的过程无法改变发射光的温度(依然是6400K),但焦点处能量密度增加了,因此从这点上看,只要镜子足够大,还是能点燃火柴的!


星辰大海路上的种花家


谢谢“科学探索菌”好友的邀请!


本人小时候就曾用人家的一个约7cm²的放大镜聚焦太阳光点燃过火柴,由于新鲜又神奇,至今记忆犹新。

在上学后,知道了放大镜在物理学上叫凸透镜,它能让易燃物着火,能把大面积太阳光的能量聚焦在一个焦点,易燃物在这个焦点上会迅速达到燃点而燃烧。


这些不多说了,如果一个足够大的放大镜究竟能不能聚集月光点燃火柴呢?

答案可能会出乎意料。

资料显示,6.4516cm²的放大镜就能聚集阳光点燃易燃物,而太阳辐射量的强度是月球的40万倍,那就是只要258.064万cm²(258m²)的放大镜就能点燃火柴了。

乍一听似乎合情合理。

但是我们需要知道的是:无论多大的放大镜或透镜都无法把物体加热到超过光源的温度。

有很多方法可以证明这个光学热力学原理,但有一个最简单的。就是如果在一个热力系统中放入一个透镜,并不会使系统的熵增加。也就是如果阳光通过透镜到达地表一个点,如果温度能超过太阳温度,那就等于做到了将一个相对较冷的热量流向了相对较热的地方了。但是热力学第二定律限制了这是无法做到的。

如果可以的话,就可以制造出永动机来。

月球上反射的太阳光温度约为100℃,所以透镜汇聚的焦点温度不会超过100℃。但有很多物体的燃点是高于这个温度的。火柴头多数是红磷,燃点虽然很低,但也有260℃,因此再大的放大镜也不能点燃火柴的。

不过黄磷的燃点是60℃,应该能点燃,其它还有白磷、燃油类等。


弄潮科学


可能大多数朋友都玩过用放大镜(凸透镜)聚光点燃火柴的游戏,不过这需要在阳光下进行才能做成,也就是说只有将阳光汇聚到一个点上,才能有足够高的温度点燃火柴,那么如果在月光下,将月光汇聚到一个点上,也可以点燃火柴吗?




应该还没有人做过这样的事情,真做的话也未必能成功,但是从理论上分析来看,其实这样也是可以点燃火柴的。因为从热力学的角度看,用放大镜聚光的过程就是一个在一个点上增加能量的过程,只要能将能量汇聚到一定的限度,达到火柴的燃点就可以点燃它了。

不过有的朋友可能会说,月光是反射的太阳光,它不同于太阳直射的光线,而是太阳光照射到月亮上之后反射过来的光线,这是一种冷光,它本身的温度很低,怎么可以点燃火柴呢?



然而光本身就是一种电磁能量波,它没有什么热冷之分,只要能将足够多的光汇聚到一起,那么能量必然增加,所以光源不是关键,而放大镜汇聚光线的实质也是增加了汇聚点能量的密度,体现在汇聚点的物质上,也就是温度的增加了。


无论是阳光还是月光,它们都是一种光线,都属于电磁波,积聚起来都会使能量增加密度。而且其实阳光本身的温度也不足以点燃火柴,但是由于汇聚了大片的阳光于一个点上,于是使得这个点积聚的能量密度是同样面积阳光的很多倍,导致火柴头表面的温度达到了燃点,才点燃了火柴。

从这个道理来看,其实用月光也是一样的,只要汇聚了足够多的月光,能量也一样可以增加到火柴的燃点上,实际上不仅是月光可以,只要接收汇聚的面积足够大,就是星光也能把火柴点燃。





但是,由于月光和星光相对于阳光的能量密度都实在太低,所以需要比阳光增加很多倍的面积接收光线并汇聚起来,才能达到火柴的燃点(火柴中红磷的燃点于250摄氏度)。利用月光的话,估计晴朗夜空满月的月光下,需要直径5~10米的凸透镜才能做到,这么大的凸透镜是找不到的,而且月光穿过凸透镜还会有一种光线衰减作用,所以实际操作中是很难用月光将火柴点燃的,虽然理论上可以,但基本没有现实实现的可能性。


科普大世界


看了之前五个回答,竟然清一色的都说可以?谬误哈!这光学和热力学怎么了?咋就这么大一个坑?
首先泼瓢冷水,真像就是,不能,绝对不能!

不管你用多大的放大镜,你都没法用月光升起火来,你没法用透镜和镜子把某个物体加热到比光源本身还高的温度。这是因为:

如果你能够通过增加放大镜的截光面将月光使某个区域持续升温,那么你就相当于使热量从月球上的某一点传输到了地球上某个温度更高的区域,也就是相当于使热量从一个温度较低的地方流动到了另一个温度较高的的地方,而且整个过程还不需要消耗能量。热力学第二定律告诉我们这是不可行的,否则你就可以借此造出一台永动机来了。

打个比方,假设一个杯子里原来盛有10毫升20度的温水,这时你无论再往杯子里倒入多少份10毫升20度的温水,也不能将原来那份10毫升水的温度加热到40度、60度、80度…

透镜聚焦月光并不是把光线聚为一个点(除非光源本来就是一个点),而是聚成为一个面,一个比原物缩小了的像。这个焦点实际上就是一个月球的缩影。由于光线是双向可逆的,我们无法将同一光源的所有光柱叠加在一起来超过物像原有的光强(或温度)
打个比方,拿个放大镜靠近一本书,

放大镜会把书上各个位置的反射光汇聚到你的眼中但它并不会使这本书看起来更亮。放大镜的放大倍率再大也是如此。

我们知道,月球向阳面的最高温度是160度左右,用放大镜聚焦月光永远也不可能超过这个温度,就算谁吃饱了撑的真造出了月球那么大一块放大镜把月亮全罩住,也不能得到比160度更高的温度,要靠这点温度点燃火柴显然是不可能的。

顺便强调一点,就是关于这个话题不但实用于月光,也实用于阳光和一切光源。并且不光理论上证实了,而且还通过了无数的实验。迄今为此,地面上用反光镜聚焦太阳光得到的最高温度记录是3500度,比太阳表面实际温度6000度相差了一大截。


忒孤雅


当然可以。用放大镜聚光的过程,从热力学的角度看,就是一个热趋向于平衡的过程。

用生活中的事情举例,这就相当于用煤气灶烧水。火就是高温热源,而空气就是低温热源。用火烧水的过程,实际就是能量从火(高温热源)流经水,最后散失到空气(低温热源)的过程。

在这个过程中,输入水的热量比离开水的热量多,水就会增温。

月光也是这样。月光是一个高温热源

这里的「高温」,指的不是我们直接感受到的月光的温度,而是月光本身的温度。光的温度可以由其光谱确定。高频率的光成分越多,对应的温度就越高。月光直接反射太阳光,其温度就是6400K。

我们用放大镜聚光,将能量汇聚在一起。这个过程本身不改变光的温度,但增加了能量密度。这个时候,根据热力学第二定律,火柴的温度上限就是6400K。

6400K足以点燃火柴,实际上,只要接近400K(100多摄氏度)的温度,就足够了。这当然不是说火柴就会达到6400K的温度。由于火柴本身也在不停的散热(辐射、空气导热),火柴的温度也是有上限的。

最后再谈谈为什么不可能超过6400K,答案稍微复杂一些:若火柴的温度超过了6400K,其辐射出的能量就会远大于吸收的能量。而此时即便光的能量密度增加了,它所能吸收的能量也不会超过释放的能量,从而温度就会下降。

现在的问题是,我们是要找足够大的放大镜,还是要找一个汇聚足够准确的放大镜呢?答案是,可能都需要。若放大镜足够大,我们就能汇聚足够多的能量。但若是不够准确,那这能量产生的温度就不够大。要让火柴燃烧起来,这两个要求缺一不可。


章彦博


这个问题看上去如同问用一个足够长且足够硬的杠杆在一个合适的支点上能否撬动地球一样,但其实不然,给个杠杆和支点确实能把地球撬动,但月光却不可以被加温,这是很多人都会走进的死胡同。为什么这么说,下面小地就从月光、放大镜以及火柴的特性来一一进行分析。

一、月光

月球是离我们人类最近的天体,它与地球一样也是不发光不透明的不完全规则的球体。尽管月球不能自己发光,但我们实际上还是能够看到较为明亮的月球高高挂在天空,这是因为月球将照射在其表面的部分太阳光散射回太空,而有约7%的散射光线到达地球。

从课本中我们学到过几乎所有的光能都可以转化为热能,利用这一点人类发明了太阳灶、太阳能热水器、太阳能发电机等等,而月光的实质就是太阳光在月球上被散射的光,因此月光是有一定温度的,只是因为月球散射出的太阳光到达地球的比例较少,因此地面上单位面积所接受的月光能量十分微弱,几乎不会引起被照射物体的温度上升。

二、放大

放大镜是用来观察物体微小细节的简单目视光学器件,它是焦距比眼的明视距离小得多的会聚透镜。而放大镜聚光原理实际上就是物理课本中讲的光线折射现象,利用放大镜聚光原理可以使光线会发生偏转,不再沿着原来的传播方向进行传播了,而是全部汇聚到了凸透镜的中垂线上的一点相聚,形成焦点,以此来达到聚光升温的作用,当温度达到可燃物燃烧的环境温度时,物质就会燃烧。

三、火柴

火柴是利用强氧化剂和还原剂的化学活性结合物体摩擦生热的原理,制造出的一种能摩擦生火的一种取火工具。火柴头是由氯酸钾(KClO3)、二氧化锰(MnO2)、三硫化二锑(Sb2S3)、硫(S)等物质混合而成的,其燃点约为400°,火柴盒两边用来擦燃火柴的纸是由P(红磷)做成的,当一声“呲啦响”,火柴被点燃。

总之,月光有温度不假,但是它的温度是极低的,不然为何人体感受不到它的丝丝暖意而以凄凉称之?尽管用超级无敌大的放大镜来聚合月光成为一个点,其温度还是极低的,它无非是把无数条温度很低的光线聚合到一起使其无限接近月光的那个正常温度而已,就好比两杯开水混合到一起打死都不会是200度一样,只能说无限的接近或等于100度。


综上,多少倍的放大镜聚合月光都不能点燃火柴,原因就是聚合的月光温度过低,达不到火柴的燃点。如果题主非要晚上靠火柴取火又没有火柴皮,小地建议您靠摩擦石头或木头生热再点燃火柴吧,这个靠谱一些!

地理那些事


黑体辐射的光与可见光是不同的。月球黑体辐射光是远远远红外(微波段了)。

理论上,只要是可见光,就对应一个黑体温度,至少是200~300度(红色T0),那么,只要有汇聚光的方法,就可以使透镜焦点温度无限接近T0。火柴燃点100多度。所以,火柴完全可燃。纸张都可以烧起来。

更一般的反热力学的是:①有些荧光物质能将红外线转为可见光②通过光电效应,将红外、太阳光转变为电,再用电驱动激光,激光汇聚可达上亿度,远高于太阳表面、中心温度。这个“黑匣子”就违背了热力学所有定律。透镜只是过于简单,当然无法突破黑体辐射规律啦!


亦动亦静是为道


这个 肯定是可以的。

照到地球上的月光本质上是月亮对太阳的反(散)射光。太阳光照到月球上边时,月亮给吸收了一点,然后根据各个照射面的不同 向各个方向散射,射到地球上边的就成了我们地球上可见的月光。太阳光照射到月球上的时候,温度是很高的,要比地球高,因为月亮没有像地球一样的浓密的大气层,太阳光直射,你看我们的月兔月球车,它的表面总是用一层金箔覆盖着,那就是用来反射过强的太阳光的,当然也可能有一定的吸收宇宙辐射的作用。月光是打了折扣的(经过月亮的吸收和散射)太阳光,所以 我们才觉得月光很温和清凉。

但是光就是一种能量波,只要足够的聚焦 就可以在一个点上产生 很高的热量,用来点燃火柴是没有问题的。


世事洞明皆学问问问问


完全没有可能的事!除非你还要在加一个条件:聚集的热量不会损耗!放大镜足够大,那焦距也足够远!


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