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对于光,我们把手电筒关掉之后,手电筒之前的光还在吗?射到哪去了?

只是拿手电筒来举个列子,因为它发出直线距离的光更容易理解,所有光源当他们熄灭或者不存在了,他们之前发的光还会继续向前走吗?还是会跟他们一样突然消失?

不管什么光都会一直传输下去,只是有些光强大,就传得很远;有些光很弱,传不多远就难以识别。宇宙目前观测到的最远发光体是138亿光年,也就是说,那里的星光走了138亿年,才被人们观测到。光在真空中传输的速度是每秒钟约30万公里,一年走9.46万亿公里,走了138亿年,你算算传了多远距离?手电筒的光是散射的,传不多远就看不到了,有几个原因。一是空气会对光发生衍射现象,二是人的祼眼看不了多远。如果在真空中,又借助足够大的观测仪器的话,理论上手电筒的光也会在很远的地方看到,但前提是途中不能被比手电筒更强的光线干扰。如果你关闭了手电筒的光,观测者的距离有多少光距,就会延迟多久的光亮。比如观测者距离手电筒光源1光分,手电筒关闭后,观测者会延迟1分钟才看到手电筒熄灭。前面反复提到的观测者才是关键因素。这个宇宙的所有事物发生变化,都是因为有观测者的存在,是观测者观测的记录。如果没有观测者,一切皆为乌有。手电筒的光线也不例外,哈哈。

光从物质的角度看,其实是大量的光子。从能量的角度看,却是以波的形式存在的能量。那么当我们关闭手电筒之后,会发生什么呢?没有新的光子,没有新的能量发出。但是之前射出的光子,依然以每秒30万公里的速度前进,光的能量也继续传播到更远的地方。只不过,手电筒的光速不集中,所以光子就像散弹枪的子弹,越远越分散,看不清楚。而且遇到空气中的阻拦,吸收衰竭,也就看不到了。从能量的角度看,光的能量在与空气接触的过程中被耗散。如果光线集中,光线的可视距离就会很远。比如我们看到很多街头卖的激光笔,可以在夜空中看到射向很远,远道眼睛看不到的距离。所以,光线是不会突然消失的。而是继续往前传播。就像我们看到的星星,其实都是很久以前,别的星球发出的光,通过遥远的宇宙,射进我们地球。

我们关上手电筒之后瞬间世界就又回到黑暗,这一瞬间发生的事情,所以我们要问,到底是关了手电就没了光,还是光跑的太快以至于你根本看不到?这要看怎么定义'消失',如果说以肉眼所能观察的极限来说,当关闭电源几乎同时光也就消失了。但如果要从光的其他特性来考虑比如电磁波的特性,光会继续传递,折射散射衰减转化等等很难说光就这么消失了。光一秒钟能跑三十万公里,可以算一下关手电到光跑到你看不到的地方,总共才要多久?手电筒发出的光是在频率上是连续的,也就是说有各种各样的频率,频率间隔很小。然后其中的某种频率的电磁波也不是不停的发射的,而是无规则的断断续续的,因为处在某个激发态的电子数量是有限的,向下跃迁的电子数也是有限的。举个不是很严谨的假设,B为高能级,A为低能级,B能级有10个电子,其中7个电子向A能级跃迁,发射频率为v的电磁波,这段电磁波的能量为7个频率为v的光子的能量和,很明显这段电磁波是一个脉冲(只是相比较我们经常听到的脉冲激光,这种手电筒发射的脉冲的脉宽要长很多,而且无规则,不可控),过一段时间,有电子跃迁补充倒B能级,B能级再跃迁到A能级,再发射一个脉冲,如果能像连续激光器那样形成动态的平衡(即B能级能及时得到补充),那脉冲的脉宽就会很长,就可以理解为连续发射频率v的电磁波。

发射出去的电磁波会继续一直传播,直到与物质相互作用被吸收。只要没有东西阻挡,光离开光源之后肯定能继续传播,这些光子依然会以光速朝前运动。如果关掉手电筒,后续没有光子发出来,而之前发射出去的光子早已经以光速远离我们而去,它们不会进入我们的眼睛,所以我们什么也看不到,世界当然会变回黑暗。不过,这里大家可能又会有疑问了,如果关掉手电筒导致黑暗是因为光子远离我们而去的缘故,那么,如果关掉房间里的电灯,为什么也会瞬间变暗呢?光子不都是在房间里,并没有逃离吗?和上面一样,房间里的光子是逃不出房间的,但光子会被物体吸收、反射,最终这些光子的能量将会转化为热量,这个过程仅需百万分之一秒的时间。如果电灯开着,光子源源不断被释放出来,我们可以持续看到物体。然而,当电灯关掉时,在关灯之前一瞬间所发射出去的光子早已被物体吸收殆尽,所以房间也会随之瞬间变暗。我们肉眼所看见的事物其实是通过光所携带的信息,反馈到视网膜形成图像返回给大脑。用手电筒照出去,所看到是事物,其实是手电筒发出的光碰到物体,然后经过反射回来肉眼才能看到。也就是说手电筒发出那么多光,只有一部分反射回来的光才被我们看到,更多的光直接远离了我们的视线,这部分是我们永远也看不见的。所以关掉手电筒之后,在关闭前那一瞬间的光消失之后,我们就看不见东西了。

如果身处一个周围都是镜子的环境中,可能会迟一点,最终还是会看不见,因为光在传播以及反射时候被吸收、衰减。光的传播也是一种粒子传播,具有损耗和扩散性,所以光的传播跟电磁波传播是一个道理,当你打开收音机收听广播时,电台正在播音,你就可以收听到广播的声音,当关掉电台电磁波发射传播,你是收不到的,因为没有发射源;光的传播也是一样的,有源才能源源不断的供给光波传播,无源光波就成了无源之本了,由于空气介质,环境等因素对光能量的损耗和吸收而无法传播。

所以说当打开手电筒点燃手电灯泡,发出光能量,照亮黑暗,当关掉手电筒又回到黑暗中,那是没有光能量的自然现象。可见光的本质是一种电磁波,但同时又表现出粒子的特性,光的这种性质被称为波粒二象性。光波的载体是光子,这种粒子在真空中的传播速度大约为30万千米/秒,这是物体所能达到的最快速度。我们之所以会看到手电筒发出的亮光,是因为手电筒发出光子不断进入人的眼睛刺激视网膜,然后在大脑中成像。看到这里,你还可以关注我们最长名字的微信公众号:‘非凡视野之看见看不见知道不知道’,了解探讨更多你不知道的奥秘!

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