为什么我们能看到光?

詠卜分離

先灌输一个概念:

我们有什么感受器就能感受到什么东西。

感受器是什么东西呢?通常来说它是我们身上的一些特殊的器官,或者是特殊的装置(仪器)。比如我们有一定范围的声音感受器(耳朵),所以我们能听到声音;我们有味觉感受器(舌头),所以我们能感受到不同的味道。就举这些例子有些人可能觉得不太能够理解,比如,我们没有超声波感受器,所以我们感受不到超声波,但蝙蝠有超声波的感受器,所以它能够感受到超声波(它们能通过超声波定位),我们没有外光感受器(红外光和紫外光),所以我们看不到红外线或者紫外线,但人造的仪器拥有识别特殊波段的光的仪器,这可以理解成特殊的感受器,所以仪器可以看到外光。


对本题来说:我们知道,光也是电磁波,波就有波长,不同波长的波对应的是带有不同能量和颜色的光,对人的眼睛来说,可见光的范围是波长在400~760nm之间。


光的颜色:为了方便叙述,从400到760之间光对应的颜色分别为赤橙黄绿青蓝紫的相反顺序,所以400以左为紫外光,760以右是红外光。

结合以上两个理论能够得到一个结论:我们能看到可见光,是因为我们有可见光的感受器,或者说我们拥有对400~760nm波长之间的电磁波敏感的感受器即,眼睛。(废话。。)

所以眼睛是怎么看到光的呢?

基本上,人类感受到的所有的知觉都发生在大脑,光也如此,眼睛只是把光的信息传到的大脑里而已,这里设涉及到一些神经传导的知识,由于不是重点,也就不多叙述了。

笼统来说:在视网膜内存在一种视细胞,视杆细胞和视锥细胞,也称光感受细胞,它们是神经细胞的一种,能够将眼睛接收到的电磁波信号转变成神经冲动,再由神经传导至大脑皮层,人类才能感受到光。

关于视杆细胞:视杆细胞和视锥细胞都属于神经元,视杆细胞内存在一种感光物质,称为视紫红质,它是一种蛋白质,能够感受弱光。当光线刺激视杆细胞时,这种物质会收到刺激,引起神经元电位的变化从而完成神经传导的第一步。

具体的方式为视紫红质分解成视蛋白和全反型视黄醛,多出来的视黄醛又会被酶转化成维生素A。在暗处时,视紫红质又会在酶的作用下以上述物质为原料合成出来,完成一个循环,在这个循环的过程中会引起神经元的电位变化完成信息传导。插一句,所以维生素A不足,视紫红质的合成就会受到干扰,这直接影响了眼睛的感光反应,导致夜盲症。

关于视锥细胞:视锥细胞主要用于感受光的颜色,一种假说认为存在三种视锥细胞分别对光的三原色(红、绿、蓝)敏感,视锥细胞内存在一种叫做视色素的物质,它由视蛋白和生色团组成,也是一种蛋白质,它的具体结构由于太复杂,科学家尚未完全搞清楚。这种物质能够吸收特殊波段的光,引起神经元周围的电位变化,再通过神经传导的方式到达大脑皮层。


通过上述两种细胞的共同作用下,人类才能感受到光的存在,才能看到大千世界。


蚂蚁科学

按照相对论,光速不变,恒为c,且某物体速度越接近光速,该惯性系相对普通惯性系时间过得慢。

光速恒为c是正确的,“该惯性系相对普通惯性系时间过得慢。”这句话需要正确理解,假设参考系S,S’已近光速运动,在S参考系看来,近光速惯性系S‘的时间的确很慢,但是在S’系自己眼中,时间并没有变慢,相反,而是S系时间变慢了,也因在S‘系中,自己是静止的,S系则为近光速。

光具有波粒二象性,因此光子具有质量

根据波粒二象性不能得出光子具有质量的结论,光子具有质量是因为根据质能方程E=mc²,能量和质量是同一种物质的两个侧面,所以光子具有动质量。

那么光子在空间轴上的速度为v,那么在时间轴上的速度就为零,难道不意味着一束光发出,我们永远也看不到光照到眼睛里吗?

回到相对性的问题上,“光的时间为0”,确实是在我们看来,但并不代表我们的时间为0。做一个极端假设,假设存在一辆无限长的列车已光速行驶,在我们眼中,列车中的人都处于静止状态,但我们依旧可以看到这列车。


妈咪说MommyTalk

不邀自答。看题主对问题的描述,感觉比问题根据有吸引性,所以简单针对问题描述,说一下自己的观点。如果可以起到科普的作用最好。

狭义相对论:此理论是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年提出的的平直时空理论,这个理论有两个前提或者说是假设:物理规律不变原理和光速不变原理。狭义相对论有个推论,也是大家经常在科幻影视作品中常见的,时间膨胀现象。就是题主所说:“某物体速度越接近光速,该惯性系相对普通惯性系时间过得慢”。这就是时间膨胀现象,对牛顿绝对时空观的冲击与修正,我们的时间是相对的,你的速度越快你的时间想对就过得越慢(不要想着长生不老,因为你的速度达不到)。

“光具有波粒二象性,因此光子具有质量?”:首先来说,光子是光速那它是没有静止质量的,再说光确实有波粒二象性,既能体现波的性质,又能表现粒子的性质。

四维时空:所有物体在四维时空中的速度都为光速,我们平常生活中的速度是光速在三维空间上的分解,三维空间上分解的越少(我们的低速世界),在时间轴上的速度就阅读(我们的世界时间飞跃)。这个速度在两轴上的分解高中高中应该都接触过,很好理解。这是对题主:“那么光子在空间轴上的速度为v,那么在时间轴上的速度就为零”这句话的解释。这种思维可以更好的形象的对狭义相对论进行解释。

光子:光子是永恒的,就像题主所说光速时间膨胀到极致,时间静止,但是光子的时间和我们的时间是相对的,我们的时间还是没变化。所以一束光发出,依旧到达我们眼睛被我们看到。

(全部图片来源网络,侵删)



黑洞家的铲屎官


沈大哥

你这里所说的能看到的光,

不是指真正的光,而是指光运动划过留下的痕迹,就像流星拖着长长的尾巴一样。

真正所说的光是光子,速度是每秒30万公里,一秒相当于绕地球七圈半,

这么快的速度,人类的眼睛是来不及反应的,

也就是说,真正的光,我们是看不见的。

看到的就是光运动划过留下的痕迹。

就像人走路,留下的脚印一样。


十年一剑XYF

反射光线是我们可见物质的基本特性,否则这个世界将是一片黑暗。这是宇宙定义的一点。人类能看到这个反射光,和光线本身,是基本光学知识,即眼珠将光线聚拢,投影到眼底的视网膜,视网膜将感受到的光信号转化为影像神经信号,传递到大脑处理中心并使人感受到这个图像。更复杂也还不清楚的是人的大脑如何处理和感受到图像。


13995093251

我们能看到光,是因为光子的频率与人眼视网膜感觉神经原子或某些基因组固有振动频率相等而发生了共振!仅一个光子,不会被感觉到,因光子能量小。同频率连续的光子撞击视网膜,才能被感觉。这就要求发射光子的原子与视网膜原子是同种原子。不同原子发射的光子频率是不相同的。人是不会看到不共振的频率光的!我这个解释,你觉得如何?


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