射出一束光,关闭手电筒,光线一直传播,还是消失了?

来源:hao123百家号     时间:2022-03-20 14:39:42

综述

光明是所有人类最喜欢也是生活最舒适的一种环境,因为人类的视线在夜晚会模糊的很厉害,再加上心理因素的加持,漆黑的环境总有一种恐怖幽深的印象。

为了照亮黑暗,人类学会了利用火焰制造燃灯,随着电气时代的到来,人类制造了灯泡,发明了手电。

不知道你们有没有产生过这样的疑问,光是什么?手电筒的光是怎样产生的,在关闭手电筒之后这些光是消失了还是仍旧存在呢?

光的学问

其实这问题早在两千多年以前就有人做过研究,我国古代一位著名学者墨子进行了一场小孔成像的实验,并总结出光是直线传播的。

大概两百年之后,西方也有学者在自己的著作中写出了相同的结论,值得一提的是,他还发现了光具有反射的性质,这位学者叫作欧几里得,对于大家应该并不陌生。

可是那时候他对于光也存在着一些误解,比如他搞不懂为什么人一眨眼就能看到别的物体发出的光,除非眼睛光的速度极快,可实际上,人的眼睛并不需要有光,我们看到的东西,都是光线主动传播过来的结果。

后来,罗马人卢克莱修的出现为后人对光的研究提供了一个新的思路,他觉得光是一种非常小的微粒,不过并没有相关的实验可以证明这种猜测。

通过几代人的努力,最后爱因斯坦利用光电效应很好的解释了光的本质,并且通过微观角度的发现,让人们知道,原子是构成所有物质的最基本单位。

除了光是粒子的流派以外,还有人认为光是一种波,双方争执不休一直没个答案,那么光究竟是什么呢?

光的本质

光其实是由原子创造的,原子由原子核以及外部的电子层构成,这些电子是按照能级分布的,当电子发生了能级的穿越(高能级到低能级或者低能级到高能级),就必须要吸收或者释放能量,而这些能量就是光。

并且因为能级的跳跃并不是一个渐变的过程,两者能量的变化是多少,光子也就是相应的多少,所以光子是一种独立的个体,并且无法分割。

在一般情况下,电子可以不借助外界的能量发生跃迁,与此同时光子也就会被释放出来,不过因为能量较低,处在不可见光的频率中,所以人类用人眼是观察不到的,只有在微观结构中,利用红外线的设备才能勉强看到。

那么手电筒的光线是怎么来的呢?那是利用了电子跃迁的另一种方式。

如果将前一种方式称作是自发性的辐射,并不需要外界的刺激,很自然的就可以出现,那么这种就应该成为是受激辐射。

顾名思义,原子需要先得到外部的能量低能级的电子才会吸收能量跃迁到高能级层去,释放光子。

手电筒的产生光的原理就是受激辐射,应该不仅仅是这样,在白天各种物体都在因为受激辐射释放电子,产生光,反射到眼睛里,才能被我们所看到。这些物体主要是通过吸收来自太阳传来的能量,才发生了跃迁。

手电筒的光是消失还是继续传播?

了解了光的本质,我们就能够回答开头提到的问题了。既然光子是一种能量,那么它就不会凭空消失,要么就会继续传播下去,要么会被其他的原子核外电子层吸收。

吸收能量也拥有一定的规则,某种物体并不能吸收所有的光子,这主要和频率有关,而光的频率一种非常明显的表现形式就是光谱,不同频率的光都具有不用的颜色,可见光之所以被能被人类所看见,就是因为其频率能被人体所接受。

不过光子的频率并不是固定的,在每次被吸收和被释放的时候,频率都会发生变化,不同事物的颜色也就是因为这个原因出现的。

人类生存的空间充满了很多肉眼看不到的气体和原子微粒,光子与这些接触便会被很快吸收,所以仅仅只有非常小的一部分能够逃过所有物质的爪牙,冲破地球,甚至是抵达星际空间。

但到了宇宙,虽然处在一个真空的环境,微粒相对于少一些,但是仍有很多肉眼无法观察到的暗物质以及星际物质,这些大小型的天体也会吸收光子的能量。

如果说光子足够幸运,它连黑洞的强大引力都能够完美避开,那么它也就能够不断的飞行下去。

根据这种理论,早在一百多年前宇宙起源的那场大爆炸中所释放的大量光子,说不定直到现在还幸存在宇宙之中。你别怀疑,事实也的确如此,美国曾经就捕捉到过这种能量物质,无疑是让人震撼的。

结语

人眼能够观察到事物的还只能停留在宏观的结构中,所以我们根本想不到,白天的世界是如此的忙碌,光子的反射在不停地进行着,他们可能这一秒在我们的身体里,下一秒就被释放到了别人的身上。

不过关于光的身上还是存在许多的谜题,比如为了验证光是一种粒子,科学家专门做了一场双缝干涉实验,让我们得知了光的波粒二象性,它既具有光的性质,同时还有波的性质。

这场实验之中,科学家还发现了许多不可思议的事情,比如当人类想要利用摄像机进行更直观的记录时,光子仿佛有感知一般,更改了运动的轨迹,呈现出了另外一种结果,仔细思考不由得让人细思极恐。

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