03.03 關於光,我們把手電筒關掉之後,手電筒之前的光還在嗎?

不白遊記



不管什麼光都會一直傳輸下去,只是有些光強大,就傳得很遠;有些光很弱,傳不多遠就難以識別。

宇宙目前觀測到的最遠發光體是138億光年,也就是說,那裡的星光走了138億年,才被人們觀測到。光在真空中傳輸的速度是每秒鐘約30萬公里,一年走9.46萬億公里,走了138億年,你算算傳了多遠距離?


手電筒的光是散射的,傳不多遠就看不到了,有幾個原因。一是空氣會對光發生衍射現象,二是人的祼眼看不了多遠。如果在真空中,又藉助足夠大的觀測儀器的話,理論上手電筒的光也會在很遠的地方看到,但前提是途中不能被比手電筒更強的光線干擾。如果你關閉了手電筒的光,觀測者的距離有多少光距,就會延遲多久的光亮。比如觀測者距離手電筒光源1光分,手電筒關閉後,觀測者會延遲1分鐘才看到手電筒熄滅。

前面反覆提到的觀測者才是關鍵因素。這個宇宙的所有事物發生變化,都是因為有觀測者的存在,是觀測者觀測的記錄。如果沒有觀測者,一切皆為烏有。手電筒的光線也不例外,哈哈。


時空通訊


答案不是按可以和不可以這個概念來回答 此時光以光速蔓延傳播,不能以開關為光傳播的生存週期來看待,因為光速傳播實在太快,停止發出光源後,肉眼已經完全看不到光束了,與此同時,一般常見的電筒大家看到都是打散的,這是因為只是一般電池有鎢絲髮熱產生的低功率光源而已,最後變成微弱電磁波的方式散射出去。詳細的說就是,要按發射源的發射功率來看待傳輸距離,我們所說的無限長時間傳播,一般指的是大功率電磁波傳輸,比如太陽核反應發出的光束,或者類似脈衝星發出的脈衝信號同屬高能電磁波,才有感官無法測量的那種類無限傳輸概念,這裡只能說,由於產生功率實在太小,不像激光集束那樣集中直線傳播,會以微弱的電磁波散射開去


魅影255528070


侯寶林有段著名的相聲,兩個醉鬼聊天,一個打開手電筒讓另一個順著光柱爬上去,另一個說:“別鬧,我爬上去,你一關電門,我掉下來了”。題主是受這段相聲啟發吧。

先拋開手電筒不說,抬頭看看太陽。我們都知道太陽距離地球大概1.5億公里,光從太陽發出到達地球需要大約8分鐘。如果太陽此時此刻突然熄滅了,我們抬頭看向天空,不會察覺到任何異樣。大約8分鐘以後,我們才會看到太陽黯淡下去。

手電筒和太陽本質上是一樣的,都是所謂光源。光的本質是電磁波,所以光源本質上就是一個發射電磁波的源頭。你也可以把光源理解為不斷射出子彈的槍口,當槍口停止發射,子彈會消失嗎?當然不會。

當然光並不等同於子彈, 光具有波粒二象性,即它既是波又是粒子。那麼你又可以把光源理解為一個在湖面上不斷向外放射水波的振動源。振動源消失的同時,水波並不會馬上消失,而是不斷向外傳播,直到衰減至平靜。

回到侯大師的那段相聲,實際上,光本身具有動能,照射到任何物體,都會和物體相互作用而對物體產生所謂光壓效應。也就是說,如果手電筒的光足夠強,那個喝醉的哥們還真可能順著那道光爬上去。而且只要他爬的足夠高,比如說,100光年那麼高,那麼即使關了手電筒,他也要100年以後才會掉下來。


羅生物語


當然是存在的。手電筒發射出光之後,那些光就會在空間中以光速不斷行進,即便手電筒關閉之後,這也不會影響到原來的光的存在,它們不會隨之消失。

手電筒發射出光與水龍頭出水的道理是一樣的,水龍頭一開,水就會出來;水龍頭關掉之後,那些已經流出的水不會隨之消失。不過,光容易讓人造成誤解。因為當我們打開手電筒照向天空時,我們可以看到手電筒的亮光,但如果關掉手電筒,亮光也瞬間隨之消失,這似乎與水龍頭的出水現象不一樣。

事實上,這種誤解與光以光速運動和地球大氣散射有關。我們想要看到物體或者亮光,就必須要有光進入眼睛中。當打開手電筒向天空中照射時,大氣中的粒子會朝著四面八方散射手電筒發出的光,所以我們會看到亮光。而如果關掉手電筒,沒有光會被散射,我們自然也就看不到亮光。但這並不意味著手電筒原先發出的光消失了,它們其實是以光速在空間中飛行,並且不再會回來進入我們的眼睛中被我們看到。除非這些光遇到其他物體被吸收,否則它們會不斷前進,不會消失。

此外,如果在沒有大氣散射的太空中打開手電筒,除非手電筒直接對準人眼,否則我們在其他方向都無法看到手電筒發出的光。


火星一號


手電筒關掉後,原來的光還有嗎?

這個問題,比較複雜,需要綜合的物理知識。

首先,需要對光有個必要的認知。

(一)光是橫波。光的干涉,衍射現象,以及光的偏振現象,都有力的證實,光是橫波。

縱波不會產生上述物理現象。

〈二)波的產生,一要光源,二要介質。光在介質中傳播過程,能量會衰減。相當於《阻尼振動》。因此手電打出的光,其光射距離是有限的。

(三)光的本質是電磁波。從電磁波傳播的角度分析,電磁波的傳播不需要介質。但電磁波的傳播距離並非無限。例如廣播電臺的信號,在傳播中信號會衰減。北京就收不到山西的電臺,更不可能收到遠在新疆的信號。除非電臺的發射功率足夠強大。

綜上所述,關掉手電筒打出的光,瞬間就沒有了。


匯雁1


還好我這個育兒達人,是物理系畢業的。

光從物質的角度看,其實是大量的光子。從能量的角度看,卻是以波的形式存在的能量。

那麼當我們關閉手電筒之後,會發生什麼呢?

沒有新的光子,沒有新的能量發出。但是之前射出的光子,依然以每秒30萬公里的速度前進,光的能量也繼續傳播到更遠的地方。

只不過,手電筒的光速不集中,所以光子就像散彈槍的子彈,越遠越分散,看不清楚。而且遇到空氣中的阻攔,吸收衰竭,也就看不到了。

從能量的角度看,光的能量在與空氣接觸的過程中被耗散。

如果光線集中,光線的可視距離就會很遠。比如我們看到很多街頭賣的激光筆,可以在夜空中看到射向很遠,遠道眼睛看不到的距離。

所以,光線是不會突然消失的。而是繼續往前傳播。

就像我們看到的星星,其實都是很久以前,別的星球發出的光,通過遙遠的宇宙,射進我們地球。


老爸的修行


如果我們把這個問題稍微改一改,不是關於光而是關於水龍頭的。一個人,開著水龍頭往外噴水。突然,關住了龍頭,這時候已經噴出去的水,是會突然消失,還是繼續往前跑呢?

知道結果的自然已經知道了,不知道的您也可以去試一試。

這個問題這麼簡單,那為什麼把水換成了光,就搞不清楚,就要跑到這頭條上提問呢?就是因為,光實在太快了,一秒鐘能繞地球跑7圈半。你的手電筒發出去的光,不到萬分之一秒,就已經無影無蹤了。

那我們到底怎麼樣才能真正觀測到,光的足跡呢?

答案就是,藉助科學的力量。

麻省理工學院媒體實驗室與化學系的巴文迪實驗室在2011年,發明了一種高速拍攝技術,可以獲得等效於每秒一萬億幀(1,000,000,000,000fps)的影片。這相當於兩幀之間的間隔僅為1皮秒(皮秒為萬億分之一秒)。在這麼短時間內,光只能傳播0.3毫米。好比那孫悟空,一個跟斗明明十萬八千里,但對於這臺攝像機來說,哼哼,還在手掌心裡呢~

藉助這一高科技,我們現在已經可以清楚地看到,光在離開光源之後,一點一點向前蠕動的景象。可以說是十分令人驚歎了。

比如上圖,就是一束激光穿過一個可樂瓶。

這是一束激光被鏡子反射的視頻。注意,鏡子畫歪了。

如上圖,光在不同介質中的速度會不一樣,而這一現象也能被這臺高速攝像機觀測到。

還可以看到折射現象。

這一小團光,有頭有尾的,很顯然是激光開了一小下,有關了,發出的光。換言之,拍這些照片的時候,這激光器是關著的。但毫無疑問的是,我們還是看到了這些光。


現在我不說,聰明的你來回答:

關於光,我們把手電筒關掉之後,手電筒之前的光還在嗎?


IvanZhu


當然還在!

之所以樓主會有這樣的疑問,我想是因為在我們平時用手電筒時,如果關上手電筒,會發現手電筒之前的光突然消失,沒有了亮光!

但看不見光並不代表著手電筒發出的光不存在!我們看到物體的原因是因為有光線光線反射到我們眼睛裡,如果沒有光線反射到我們眼裡,無論如何是看不到物體的!

而我們之所以在地面上能看到手電筒的光,是因為大氣中的各種粒子會散射手電筒的光,然後進入到我們眼睛裡!而當手電筒關閉之後,沒有手電筒關掉之後,沒有光線進入到我們眼睛裡,但之前的光線還是一直向前飛行!

這就像我們向水塘裡扔一塊石頭,波浪會一直向前運動,即使之後你不再扔石頭,波浪也一直存在的。而光本身也具有波粒二重性!

不過若是到了外太空,我們打開手電筒照向前方,是看不到手電筒發出的光的,因為沒有光進入到我們眼睛裡(外太空幾乎是真空,手電筒的光照射不到物體,光線自然會一直前進),除非把手電筒對著我們的眼睛!

當然,以上分析都是理想狀態下,光線經過漫長的旅行之後,也會因為各種情況變得衰弱,甚至被吸收,所以實際情況下手電筒發出的光線不可能一直存在!


宇宙探索


這有幾種可能,首先必須說手電筒的光著照向哪裡?如果是照向地面的話,那麼在關閉手電筒的瞬間,光就沒有了,如果是照相太空,而且天氣十分晴朗的話,那麼雖然你的手電筒已經關閉了,但是之前發出的光還是會繼續跑下去點,而且還會跑好一陣子的。



那麼為什麼手電筒照到地面上的光關閉後立即就沒有了?而照向外太空的光卻能好下去呢?這是因為手電筒的光照到地面或者其他物體上的時候被物體阻擋並吸收了,可能很多人會好奇,覺得物體怎麼會吸收光呢?其實想想道理也很簡單,光的速度是非常快的,每秒30萬公里,但是光子非常小,質量也非常微小,甚至科學家認為光子如果不運動的話都是沒有質量的,那麼當手電筒的光照到物體或者地面上時,在微觀的層面,實際上是光子撞擊到了原子,當光子撞擊到原子上時,由於原子核中的質子和中子的質量比較大,所以光子就作為能量能量被輕鬆吸收,並且不會發生大的變化,除非光子非常非常多,比如激光發出的光就能摧毀物體,就是因為它發出的光子太多了,但是手電筒發出的光遠遠達不到這種程度,但是手電筒發出的光的光子打到圍繞原子核運行的電子上時,卻能加速電子的運動,因為電子的質量非常小,據說只有質子的萬分之三,但是仍然比光子大得多,所以光子打到墊子上時能被電子吸收,這能加速電子的運動,但是並不能把它打出去,這時被加速的電子就會從低能級的內層軌道躍遷到高能級的外層軌道,原子的狀態變得活躍和不穩定,這就是我們撫摸一些陽光下的物體比不在陽光下的物體感覺熱的原因,同時這也是一些物品或藥品不能直接在陽光下照射的原因,因為光子的照射會微觀的層面改變物品或藥品的狀態,加速其變質的速度。

但是並不是所有的物體中的分子和原子都會吸收所有的光線,當光子打到物體上時,微觀層面發生的事,就是一部分光子被原子核和電子直接吸收了,也有一部分會被髮射出去,然後被釋放的光子又會撞擊其它物體,再次減少其數量和能量,光子的衰減大體就是這樣一個循環漸變的過程,所以照射的地面和物體上的光會立即消失。

但是照射到太空中的光線卻不一樣,因為太空中的環境接近於真空,光子前進的路上,受到的阻擋很少,平均數立方米才會有一個原子,所以光線常常會一直奔跑下去,這也是我們之所以能看到幾十上百億光年外的發光物體的原因,但是手電筒的光線還是很弱的,它發出的光子數量並不多,當它的光子被太空中的物質完全吸收後,它的奔跑也就結束了,但是它奔跑這個距離也很可能會遠達幾十光年。


科普大世界


兩天前我就看到了這個題,心裡一直放不下,總想答一下,今天終於有時間來回答這個問題了。小時候特別喜歡玩手電筒了,拿著照這照那,甭提多高興了,那個年代真象趙本山說的手電筒也算個家用電器了。



那時特別羨慕多節的手電筒,特別是用新電池,夜晚向天空照射會出現一道光柱傳向雲深不知處,心裡常常想這道光能最終到哪呢?真想踩著這道光上去一探究竟。

嗨,還真有人開玩笑說,誰敢沿著這道光爬上去一關手電他就摔死了。雖然這是個玩笑話,但人們心中都認為手電筒關掉之後,之前的光就不存在了。事實到底如何呢?

我們之所以能看到光源發出“光柱”,是因為光源發出的這道“光柱”不是單個光子掃過空間的拖曳,而是光源連續不斷髮出的光子組成的宏觀光幕效應,是人眼的“視覺暫留”。而割裂下的任何一塊光卻是沒法觀察到的,因為光的速度實在是太快了,奔向遠方轉瞬即逝。一旦關掉手電筒,就相當於切斷連續的光子,光幕效應消失,手電筒關掉之前的光轉瞬即逝,所以眼前看不到光,但手電筒之前的光還在。那麼這些光到哪兒了?在回答這個問題之前,咱們先來了解一下光的本質和有關原理。

我們都知道光具有波粒二象性,波動性佔主導,光在傳播的過程中不能只考慮它的粒子性,還要考慮它的波動性,光以電磁波的方式進行傳播,光實際上就是電磁場。所謂的電磁波就是變化的電場感應出變化的磁場,變化的磁場再感應出變化的電場……,場是什麼?,場就是時空,光就是時空。這從另一點也能得出這個結論,我們都知道狹義相對論的“光速不變原理”:光速是宇宙中最高的速度,光在任何參考系中速度是不變的,它跟光源或觀察者是否運動無關。由此可見時空具有相對性,光和時空緊密聯繫,我認為光就是一種時空屬性因子。光的傳播與介質時空有關,但光波經過介質就象水波經過水一樣,傳遞的是能量,而不會改變水。



我以前講過光速應該叫“介速”,是光觸發了介質時空的振盪,不同的介質有不同的“介速” ,都說光在真空中傳播不需要介質,實際上我認為真空也是一種介質,所以光子或光波的傳播只與介質時空有關,而與光源無關,光源只要發出光,那麼光源它運不運動都影響不了光,光源它關閉不關閉也影響不了光的傳播。即使手電筒關掉了,光還在時空中振盪傳播,直到碰到不同的介質,最後得到不同的結果。第一,如果手電筒發出的光是射向透明的介傳,比如說真空、空氣、水、玻璃等等,光會觸發這些介質並在其中振盪傳播,當然在不同的介質速度不定:在真空中將近30萬千米/秒,在水中為22.5萬千米/秒,在玻璃中為18.7萬千米/秒,在鑽石中則為12.4萬千米/秒,都太快,手電筒關閉後,光在這些介質中瞬間消失,因為光速實在是太快了,給人的感覺光是和手電筒關閉同時消失。如果真把光降到象有關報道上所說的16米/秒,那我們將會看到一縷光線冉冉離去的美麗景觀。第二,手電筒的光射向不透明且反射性能差的介質,比如人體、牆體等等,會被吸收,可見光波(X射線除外)在這些介質中根本不傳播,光子光波會把電磁能量留在人的身體上,這也是光照在人身上感覺暖和的原因,所以當手電筒關掉以後,光也同時被人或牆等吸收而無影無蹤。光在這些吸收能力強的介質上表現主要為波動性。光在哪些完全不吸收也不傳播的介質裡情況又如何呢?這就是下面說的第三種:手電筒的光射向不透明且反射性能極強的介質,比如平面鏡、太陽帆飛船上的那層反射性極強的塗層等。


它們幾乎完全不吸收全部反射,這時的光表現為粒子性,光子具有動量,鏡子和太陽帆對光子有一個反彈,我常常思考這樣一個問題:假如有一個理想密封的屋子,內表面全是類似太陽帆的塗層,假定其反光率100%,當關掉手電筒後,手電筒之前的光會怎樣?會在屋子裡不停的反射一直存在嗎?
我把這個結論留給大家……。


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