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一束光线的命运!当关闭手电筒光源后,光线消失还是继续传播?

 昵称2l80A 2024-05-12 发布于上海

光这东西可真神奇,它从远古的篝火时代到现代的万家灯火,一直都是我们生活中不能缺少的一部分。不过,你有没有想过,这光到底是什么呢?

一束光线的命运!当关闭手电筒光源后,光线消失还是继续传播?

比如说吧,在夜晚,当你在黑暗中打开手电筒时,一束光会瞬间照亮远处的黑暗,让你在那一刻感受到一种莫名的安全感。可是,当你关闭手电筒的那一刹那,光线又立即从你眼前消失了。那么,光真的就消失了吗?如果它真的消失了,那它又是通过什么方式“消失”的呢?

实际上,要回答这个问题并不难,只要对一些量子力学的基础知识有所了解,就能明白。接下来,让我们一起了解一下吧。

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光到底是什么?

对光的研究,可以追溯到公元前几百年,不过那个时候,人们主要就是对光的规律现象进行总结。

我国的大思想家墨子通过“小孔成像”的实验,首次得到了“光沿直线传播”这个结论。过了两百年后,古希腊的数学家欧几里得在他的著作《光学》里面,又很详细地解释了光的反射原理,还通过数学的办法对其进行了证明,不过他对于光的其他现象,就没给出啥解释了。

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一直到卢克莱修这个罗马人出现,他首次跳出固有的思维模式,提出光其实是由微粒组成的“微粒说”,这就把人们对光的研究方向引到光的本质层面上来了。

后来,皮埃尔·伽桑狄还有牛顿这些科学家对光的“微粒理论”展开了深入的研究。

牛顿通过他的三棱镜实验,发现了光的色散现象。这个发现很好的的解释了光的折射和反射现象,但它却无法解释光的衍射和干涉现象。

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直到托马斯·杨的“双缝干涉”实验出来,人们才逐渐认识到,光实际上具有波粒二象性。这意味着光在某些情况下表现得像波,而在另一些情况下表现得像粒子。到了1905年,爱因斯坦的“光电理论”终于把光的“波粒二象性”给统一起来了,一直到现在这都是最权威的解释。

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当我们关闭手电筒后,光子会就此消失吗?

其实不是这样的,那些发射出去的光子依旧会沿着路径继续向前传播,即便它们已经离开了我们的视线范围,但并没有彻底消失。

光是能够一直传播下去的,一直到被某种介质给吸收掉。就好比太阳光抵达地球,会被大气层以及表面的物体吸收、反射一样。例如,宇宙大爆炸之后38万年产生的“宇宙微波背景辐射”,它的光子可是在宇宙中传播了138亿年才最终抵达地球的。

由此可见,光子能够存在非常长的时间。

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这里给大家举个简单的例子,当你把一块石头扔到水中之后,就会产生水波。而这些波呢就是物质的一种表现形式,会向四周扩散开来。要是水面足够大的话,距离投石点越远,水波的幅度就会越小,最后慢慢消失掉,这是因为水这种介质把波的能量给吸收了。

另外,水中的一些杂物,还有岸边,也会吸收一部分能量。所以,水波不会无限制地积累变大,而是会慢慢消失不见。

当石头投入水中的那个瞬间,虽然“震源”很快就没了,但波已然形成了。同理,光也属于物质的一种,光需要有光源来进行发射,即便光源消失了,可发出去的光依旧是存在的,并且还会继续传播,只是强度会随着距离的增加而减弱,并且会被途中碰到的物体所吸收。

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这种现象为啥难以理解呢,主要是因为光速太快了,不容易直观地去感受。实际上呢,光的这种现象和水波挺像的,要是你能把光想象得慢一些,或者设想一下自己处在一个更为广阔的空间当中,这种现象就比较容易理解了。

一束光线的命运!当关闭手电筒光源后,光线消失还是继续传播?

看到这里都明白了吧,光的形成离不开光源,但一旦光子释放出来了,它就能自主传播,不会因为光源消失就消失掉,而是会一直传播下去,一直到被介质吸收。

最后值得一提的是,除了我们肉眼能够直接观察到的可见光之外,像那些我们肉眼难以直接观察到的电磁波,比如X射线、红外线等等,它们也都属于光的范畴。

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