在镜子做的四方屋里,打开手电再关上,光来回无穷反射,镜子屋会一直亮吗?为什么?

科学探索菌


如同你的问题一样,在一个满是镜子的屋子中,如果我们打开手电筒在关上的话,由于镜子会对光进行反射,那么这种反射会持续多长时间,这个屋子是否还会一直常亮?这个问题就牵扯到了我们所说的光的一个消耗的问题。其实这个原理非常简单,我举个例子你可能就明白了。

我们的地球距离太阳约为1.5亿km,以光速的话需要花费八分钟的十斤,也就是说我们今天所看到的太阳实际上是八分钟之前的,太阳到达地球后被大气层所将能量吸收,因此给地球加热使我们的地球享受温度,同样的原理,那么为什么太阳到达冥王星之后,冥王星的温度依旧保持在零下100多摄氏度呢?原因就在于光的消耗作用。

原理是相同的,光子可与任何粒子发生作用,但是这种反射却并不是百分之百的能量,每一次的反射都会消耗大量的能量,因此当经过消耗大量的能量到达冥王星的时候,它已经不再具有的质能,也就是说它已经没有温度了,因此冥王星才会如此的寒冷。

我们知道光速是非常非常快的,它每秒钟可以绕地球七圈半,而在一个小屋子中,光一秒钟能来回的折射反射无数次,当然这种速度我们的人眼是无法察觉到的,在你将灯光关闭的那一刻,光实际上已经反射了无数次,也已经消耗了大量的能量,因此镜子屋里变黑了。哪怕你在这个屋里边儿放上无数面镜子,只要你把灯光关掉,直接镜子也不会在反射光。如果你用超慢速的摄像机记录下来,这一刻你会发现,就在不到一秒钟的时间,光已经反射了无数次!

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宇宙V空间


一直亮是不可能的,因为镜子的反射率不可能达到百分之百。

也就说每次反射总会损失光子,这样一来二去,屋子在极短的时间内就会暗下来,毕竟要知道光速约为每秒30万公里,一秒能绕地球赤道七圈半,这是一个非常惊人的速度。

可以这样来举个例子:

假设房内安装一只白炽灯,其瓦数为100瓦,并且我们将其工作1小时内产生的所有光子都储存起来,随后一起在房间内释放,那么需要多久时间,光子总量会降低到极低的状态呢

因为是100瓦,因此其每工作一秒就消耗100焦耳的电能,假设全部转化为波长550纳米的可见光光子,于是灯泡每秒能产生2.77*10^20个光子,一小时就能产生约1*10^24个光子,也就是1亿亿亿个光子。

最后再假设房间的长宽高都为8米,为了便于计算,以直径10米的球体房间计算,镜子反射率为99.99%。灯泡位于中心位置,这一亿亿亿个光子自中心发射出去。

经过计算,大约需要551999次反射,光子总量仅剩为一个,而这样的过程耗时不过0.018秒,也就是18毫秒。

在如此大量的光子和极高反射率的情况下,房间内的变暗速度按照人的反应来说,几乎可以认为是瞬间变暗。

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赛先生科普


理论上会,

但实际上不行,

因为镜子有损失,只有大部分光反射了,

一个绝对无损反射的空间会很亮并一直亮,但你不能看,你一看就有光进入你眼睛,它就有损失了,

事实上钻石就充分利用了这一点,

光线在磨好的钻石中来回全反射,钻石就显的璀璨夺目。


星辉650


在镜子做的四方屋里,打开手电再关上,光来回无穷反射,镜子屋会一直亮吗?大家可以设想一下,如果镜子会一直亮下去的话,那么就可以源源不断地向外释放光和能量,那岂不是和永动机一样,我们还为能源危机发什么愁呀!

用手电筒在四周都是镜子的房屋里打开,那么光线就由手电筒发出,经镜子进行不断地反射,这也是能够使得房屋变得更加明亮的原因。而一旦手电筒关上了,按照理想状态推测,光线势必会还会按照原来的线路以及与镜子间的反射角,来回不间断地进行反射,但实际上,在关上手电筒的一瞬间,整个房屋就会暗下来,产生这个现象的原因在于光线发生了消耗。

光线是由光子所组成,它是所有电磁力的能量载体,光子携带能量的大小,取决于它的频率,计算公式为E=hf,h为普朗克常量,f为光的频率,按照光谱变化,红端频率最低,紫端频率最高,也就是说在可见光中,红光能量最低,紫光能量最高。

当光子在空间传播时,如果是绝对的真空,那么它将一直携带着能量跑下去。可惜的是,即使是宇宙空间中,也不可能达到绝对的真空,因此,从恒星发出的光,在沿途传播过程中也会被各种各样的星际物质所吸收或者折射,从而能量发生衰减,距离恒星越远的地方,所能接收到的恒星辐射能量就会越小。

在地球上,能够引起光线损耗的物质就更多了,在一个房间中,空气分子、微小的尘埃、镜面、包括观察者和手电筒本身,都会对光线有很强的吸收能力。由于光线的传输速度太快,这种因吸收而引起光线能量衰减的过程在极短极短的时间内就会完成,以致于我们根本不可能看到光线的渐进变化,就从我们的眼前消失了。


优美生态环境保卫者


答:当然不会,我们看见“亮光”,是因为有光线进入了我们眼睛,这部分光线肯定会损失;镜子无法做到100%的反射率,哪怕使用反射率最高的镜面,在数秒内也能让光线的能量完全损失掉。


镜面可以反射光线,假设有一个全封闭的屋子,里面涂满100%反射率的材料,那么光线在房间内就会永远反射下去。

实际上并不存在100%反射率的镜面,一般镜子的反射率在90%左右,镀银的镜面反射率可以达到95%,哪怕在全反射中也会存在一定的损失。


由于光速非常快,所以在不大的封闭房间中,只需要极短的时间就能把光线的能量完全损失掉,我们来做一个简单的计算:1KW的荧光灯,假设发射的全是500nm(可见光400~760nm)的光线,那么荧光灯每秒发射的光子数N:

N=E/(hc/λ)=2.5*10^21个;

如果封闭房间内部为95%反射率的材料,假设光子的平均反射光程为3米(房间尺寸),那么反射到平均剩下1个光子所需时间t:

N*(0.95)^(ct/3)=1;

可以估算出t≈0.00001s;

如果使用99.99999%:

可以算出t'≈5s;

也就是说,封闭房间(3米)使用95%反射率的材料,发射2.5*10^21个光子,在最理想的情况下,大约只需要0.00001秒光线能量就会完全损失掉;如果使用99.99999%反射率的材料,平均只需要5秒。


所以实际当中,光子并不会无限反射下去,即便有100%反射率的材料存在,我们也不会看到屋子一直亮着,因为我们看到光线,就说明光子进入了我们的眼睛,进入眼睛的这部分光子肯定会损失掉。

平常我们看见光线在空气中传播,看到的实际上空气中微尘反射的光线,如果光线在完全的真空传播,由于没有反射光线进入我们眼中,我们也就看不到光线的存在,真空就是一团黑;就如在星际空间中,虽然有恒星发出的光线穿过其中,但是没有背景的星际空间看起来就是全黑的。


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艾伯史密斯


这是不可能的,如果能行,家里的电费就不用交这么多了。我小时候,也曾经想过这个问题,并且想,如果能行的话,灯一亮再关上,屋里岂不是要亮一宿?并且拿两个镜子做过实验,结果是失败了。从来不敢问别人,怕别人说自己傻。长大了才知道为什么不行。

实际上,从理论上讲是可以的,事实却是,我们关上手电,关手电的同时,屋里变黑。

大家知道光是一种能量,是以波的形式传播的。只要是能量,在运动过程中,碰到物体就会有损耗的。镜子会损耗光能,空气中飘浮的细微颗粒等。当光弱到一定程度,眼睛就看不见了,此如在一间10X10的大房子里,打开手电筒,照一下,光速是每秒中三十万公里,10米距离内,一秒中往返三千万次,一次按消耗万分之一能量计算,在极短的时间内,我们就什么都看不见了。


南极冰火


这个问题其实并不难!

在物质中的传播中,是耗能的,因为光是一种电磁波,具有波粒二象性,光的能量储存在光子中,转播时光子与介质的相互撞击必然会消耗光子的能量,即光的能量。

比如,让一束光照过一层玻璃,你不会感到光强的减小,但是当光照过一沓玻璃时,光强的减小就会明显的感觉到,那就是光子能量减小的结果。

所以说,在镜子做的四方小屋内,如果关掉手电,就没有了光源,而前面发出去的光已经被消耗掉了。所以没有了来源,便不可能一直亮着。

面对这种问题,其实依靠生活中常见的例子就迎刃而解。

例如,生活中我们关灯的时候,周围瞬间就暗了,并没有任何的延迟!

科学来源于生活,所以在科学的幻海里遨游时,应该要切紧实际!


君辄


其实,我发现题主的问题和永动机存不存在其实是一码事。

我们可以先来看看宇宙微波背景辐射,它其实是宇宙大爆炸后的38万年,光子挣脱束缚时,留下来的光。要知道宇宙我们可以视为是真空(虽然单位体积内还有原子存在),但是这个理想的状态已经远远超过人类能做到的真空了。在这样的条件下,那时候的光现在平均在2.7开尔文,已经非常接近绝对零度,人眼根本看不到。

结果是秒暗

那如果按照题主说的那样,在一个封闭的房间里呢?

  1. 因为房间做不到真空状态,空气当中有很多气体分子,都会对光有吸收和散射的作用。

  2. 镜子也做不到完美的反射,镜子本身对光也有吸收作用。

  3. 手电筒的灯光不是单色光,而是混合了很多不同波长的光,我们根本找不到一块可以反射全波长的光的反光镜。

所以最后的结果就是:在这样的房间里开手电再关上,光子会被整个屋子各种东西所吸收,根本还不等你反应过来。


钟铭聊科学


很简单,当然不会,你完全可以在现实中去实验一下。比如说有机会去科技馆,很可能就有类似的建筑,其实就是一个迷宫,只有一个通道能够出来,但由于里面全是镜子,你很可能分不清哪里是镜子,哪里是出口!

你我国手电筒照一样镜子再关上,看看光能不能无穷反射,结果很简单,不会!与你用手电筒照射其他物体基本不会我区别,手电筒观察瞬间,光就消失了!

为何会这样?

原因也很简单,光经过任何物质反射都不可能是100%的,都会被物体吸收一部分,而且加上光速非常快,一瞬间就会反射很多次,每一次反射都会损耗一部分光,结果就是你不可能感觉到光在反射,手电筒观察瞬间,光就消失了!

其实不用四面都是镜子,用两面镜子就可以试验出来,把两面镜子平行放置,垂直照射一面镜子,看光线能不能无穷在两面镜子之间反射!

从微观领域来看,也不可能存在100%反射光线的物体,因为万物都是由原子构成的,原子中的电子吸收光线后轨道状态会发生变化!


宇宙探索


在镜子做的四方屋里,打开手电再关上,光来回无穷反射,镜子屋一直亮吗?

首先要纠正一个错误观念是,假如能够看到来回反射的光线的话,那么这个空间里的空气中悬浮颗粒很多,即使处于100%反射的镜子,那么光线也很快就会将被悬浮颗粒所吸收,迅速陷入一片黑暗!也许有很多朋友无法理解这个过程,那么我们来理一理这个空间中的几个关键因素!

一、光源

二、镜面反射率

三、空气分子吸收率

四、空气中悬浮颗粒吸收率

我们一个个来解释个中的关键因素,因为与这个密闭空间内相关的就这几个因素!

1.首先我们来了解下光源的要求:集中在镜面反射效率最高的波段,没有其他波段的光跑出来浪费资源!而且光强度越强越好,也许可以降低部分其他材料的需求!

2.镜面反射率是最关键的,理论上并不存在100%反射的材料,如果是镜背镀膜的话那就更差了,因为还有折射与玻璃层吸收的问题!因此必须要选择高反平面镜,并且要电介质膜,极限能做到99.7%以上的反射率!

反射式望远镜的副镜即为高反平面镜

3.空气分子吸收,这个是无可避免的,空气看起来是透明的,但对于光子吸收有一个概率,这个吸收率与距离成正比,因此我们看到傍晚的太阳呈红色就是这个原因,因为大气将能量比较高的光子给吸收了,留下了波长比较低的部分!

4.跟空气悬浮颗粒吸收比大气要更严重,因为还存在散射,当然这也是我们看到亮光的重要原因,如果在真空中,那么即使有可见光波段的激光经过我们看不到任何光线!因为没有反射的光线进入我们眼底!指星笔会在夜空中留下指星的激光通道是因为大气层中的悬浮颗粒对光线的散射,尤其是绿光最为明显,因此我们指星笔一般选择绿光!

了解了上述条件之后,我们就可以来计算下这个光到底会存在多久!

假如这个空间中光源位于正中,距离为10M,镜面的反射率为99.7%,假设光源为超强激光,环境为真空无悬浮颗粒,到残留0.1%我们肉眼才无法见到为标准!那么来计算下需要多久时间才能在我们的视野中消失!

0.997^N=0.001

N= 2.2991294858e+3

即在反射2299次之后,由于光损衰减到了0.1%这个我们确认好的阀值之下!那么需要多久时间呢?

T=2299*10*2/C=0.00015327S之后即达到0.1%的不可见程度!

这个时间相信各位应该感觉不出来!

那么假如将镜面的反射率提升至99.9999%呢?

N= 6907751次

那么能坚持多久时间呢?

T=0.461S

大约半秒不到一点的时间后光损后只剩下0.1%不可见阀值!

因此要完成这个任务实在是高难度!但必须要提醒一下的是,这个空间已经是真空无悬浮颗粒,因此无论是100%的光线还是0.1%的光线,我们都是看不到的,因为没有散射的光线进入我们的眼睛!


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