03.31 關閉手電筒後,光線真的消失了嗎?

光一秒鐘可以跑三十萬公里,可大家有沒想過,假如手電筒關閉後,之前射出去的光還在嗎?這是個十分有趣的問題。

關閉手電筒後,光線真的消失了嗎?

大家都知道,在均勻介質中,光是直線傳播的,而在非均勻介質中,光一般是按曲線傳播的。光是沿前後左右上下各個方向傳播的(偏振光),光的亮度越亮,越不明顯看出,當光亮度較暗時,由發光體到照明參照物的光會擴大,距離越遠,擴散的越大。光既有粒子的性質,也有波的性質,因而光有波粒二象性。

然後就是光能量,光是能量的一種傳播方式,光源所以發出光,是因為光源中原子的運動有三種方式:熱運動,躍遷輻射,受激輻射,前者為生活中最常見的。

關閉手電筒後,光線真的消失了嗎?

當然,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。

那麼照向外太空的光為什麼能延續下去呢?這要看怎麼定義“消失”,如果僅是肉眼可見的極限來說,關閉手電筒的同時光也就消失了。但如果要從光的其他特性來考慮比如電磁波的特性,光會繼續傳遞,折射散射衰減轉化等等很難說光就這麼消失了。

關閉手電筒後,光線真的消失了嗎?

這是因為太空中的光線卻不一樣,太空中環境接近於真空,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。

關閉手電筒後,光線真的消失了嗎?

因此,當你把手中的務優電筒照向太空時,關閉手電筒,你所照射的光並沒有消失。只不過你的視線範圍有限,光仍然以光速向宇宙深處傳播,直到吸收完結。


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