關於光,我們把手電筒關掉之後,手電筒之前的光還在嗎?

術帆科技

當然存在了,你可以這麼理解:手電筒打開,裡面發射出光子,當關掉手電,之前發出的光子依舊在“奔跑”,光子是否繼續存在和手電筒沒任何關聯。

其實天上的太陽就是最好的例子

我們知道地球距離太陽1.5億公里,一束光跑完需要跑8分鐘左右。

這也說明了,如果太陽突然消失,那麼我們最快只能在8分鐘之後感知到太陽熄滅,這個舉例等同於題主所提的問題。

補充:如果有一個反射率100%的盒子,在通光之後立即密封,那麼裡面的光是否一直存在?

答案是肯定的,因為兩個條件:反射率100%、密封

這樣就保證了,光子既不會被盒子內壁所吸收,也不會從盒子裡溜出去。雖然這個盒子內部一直存在著光,但從外部看依舊是黑色的,因為不會有光子飛進你的眼睛,否則就不符合反射率100%以及密封的要求了。

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賽先生科普

侯寶林有段著名的相聲,兩個醉鬼聊天,一個打開手電筒讓另一個順著光柱爬上去,另一個說:“別鬧,我爬上去,你一關電門,我掉下來了”。題主是受這段相聲啟發吧。

先拋開手電筒不說,抬頭看看太陽。我們都知道太陽距離地球大概1.5億公里,光從太陽發出到達地球需要大約8分鐘。如果太陽此時此刻突然熄滅了,我們抬頭看向天空,不會察覺到任何異樣。大約8分鐘以後,我們才會看到太陽黯淡下去。

手電筒和太陽本質上是一樣的,都是所謂光源。光的本質是電磁波,所以光源本質上就是一個發射電磁波的源頭。你也可以把光源理解為不斷射出子彈的槍口,當槍口停止發射,子彈會消失嗎?當然不會。

當然光並不等同於子彈, 光具有波粒二象性,即它既是波又是粒子。那麼你又可以把光源理解為一個在湖面上不斷向外放射水波的振動源。振動源消失的同時,水波並不會馬上消失,而是不斷向外傳播,直到衰減至平靜。

回到侯大師的那段相聲,實際上,光本身具有動能,照射到任何物體,都會和物體相互作用而對物體產生所謂光壓效應。也就是說,如果手電筒的光足夠強,那個喝醉的哥們還真可能順著那道光爬上去。而且只要他爬的足夠高,比如說,100光年那麼高,那麼即使關了手電筒,他也要100年以後才會掉下來。


羅生物語

這有幾種可能,首先必須說手電筒的光著照向哪裡?如果是照向地面的話,那麼在關閉手電筒的瞬間,光就沒有了,如果是照相太空,而且天氣十分晴朗的話,那麼雖然你的手電筒已經關閉了,但是之前發出的光還是會繼續跑下去點,而且還會跑好一陣子的。



那麼為什麼手電筒照到地面上的光關閉後立即就沒有了?而照向外太空的光卻能好下去呢?這是因為手電筒的光照到地面或者其他物體上的時候被物體阻擋並吸收了,可能很多人會好奇,覺得物體怎麼會吸收光呢?其實想想道理也很簡單,光的速度是非常快的,每秒30萬公里,但是光子非常小,質量也非常微小,甚至科學家認為光子如果不運動的話都是沒有質量的,那麼當手電筒的光照到物體或者地面上時,在微觀的層面,實際上是光子撞擊到了原子,當光子撞擊到原子上時,由於原子核中的質子和中子的質量比較大,所以光子就作為能量能量被輕鬆吸收,並且不會發生大的變化,除非光子非常非常多,比如激光發出的光就能摧毀物體,就是因為它發出的光子太多了,但是手電筒發出的光遠遠達不到這種程度,但是手電筒發出的光的光子打到圍繞原子核運行的電子上時,卻能加速電子的運動,因為電子的質量非常小,據說只有質子的萬分之三,但是仍然比光子大得多,所以光子打到墊子上時能被電子吸收,這能加速電子的運動,但是並不能把它打出去,這時被加速的電子就會從低能級的內層軌道躍遷到高能級的外層軌道,原子的狀態變得活躍和不穩定,這就是我們撫摸一些陽光下的物體比不在陽光下的物體感覺熱的原因,同時這也是一些物品或藥品不能直接在陽光下照射的原因,因為光子的照射會微觀的層面改變物品或藥品的狀態,加速其變質的速度。

但是並不是所有的物體中的分子和原子都會吸收所有的光線,當光子打到物體上時,微觀層面發生的事,就是一部分光子被原子核和電子直接吸收了,也有一部分會被髮射出去,然後被釋放的光子又會撞擊其它物體,再次減少其數量和能量,光子的衰減大體就是這樣一個循環漸變的過程,所以照射的地面和物體上的光會立即消失。

但是照射到太空中的光線卻不一樣,因為太空中的環境接近於真空,光子前進的路上,受到的阻擋很少,平均數立方米才會有一個原子,所以光線常常會一直奔跑下去,這也是我們之所以能看到幾十上百億光年外的發光物體的原因,但是手電筒的光線還是很弱的,它發出的光子數量並不多,當它的光子被太空中的物質完全吸收後,它的奔跑也就結束了,但是它奔跑這個距離也很可能會遠達幾十光年。


科普大世界

我們可以先把這個問題放得很大,或許會好理解一點。假如太陽突然熄滅了,遠在地球的我們根本不可能立即就知道,為什麼我們的反應這麼遲鈍呢,因為太陽和地球的距離實在太遠了,連跑的那麼快的光都要花8.3分鐘左右才能跑完。(按照c0=299792458m/s的光速,以及149597870千米的日地距離)

也就是說,當太陽熄滅的那一刻後的八分多鐘,我們依然可以看見太陽光,只不過這個時候的太陽光某種意義上已經是幻象了,這和我們經常說的“天上早就死去的星星 依舊在夜空閃亮 穿越千萬年的光來到你的身旁”是一個道理,是不是有點恐怖的感覺,因為宇宙真的太大了,人類也真的太渺小了。

回到題主的問題,作個不嚴謹的比喻,其實手電筒就是小太陽,一個小的發光體,當我們關閉它之後,它的光是立刻消失,還是繼續向前走呢?

按照太陽的這個例子,既然都是光,那原理也應該一樣,手電筒的光確實會繼續向前走。

只不過手電筒的光和太陽光相比,威力真的是太小了,而且地球不存在絕對的真空環境,光在往前走的時候,必須會伴隨著消耗,也就是折射、散射、和衰減轉化的一系列過程。

在我們關閉手電筒的那一刻,手電筒的光會繼續向前走,但也會在極短的時間內就消耗殆盡

,短到我們人類的肉眼都難以捕捉,從這個角度看,說它是“立刻消失”似乎也有一定正確性。

不過話說回來,根據能量守恆定律,光又是永存的,只不過是以你看不見的其它形式。

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如果我們把這個問題稍微改一改,不是關於光而是關於水龍頭的。一個人,開著水龍頭往外噴水。突然,關住了龍頭,這時候已經噴出去的水,是會突然消失,還是繼續往前跑呢?

知道結果的自然已經知道了,不知道的您也可以去試一試。

這個問題這麼簡單,那為什麼把水換成了光,就搞不清楚,就要跑到這頭條上提問呢?就是因為,光實在太快了,一秒鐘能繞地球跑7圈半。你的手電筒發出去的光,不到萬分之一秒,就已經無影無蹤了。

那我們到底怎麼樣才能真正觀測到,光的足跡呢?

答案就是,藉助科學的力量。

麻省理工學院媒體實驗室與化學系的巴文迪實驗室在2011年,發明了一種高速拍攝技術,可以獲得等效於每秒一萬億幀(1,000,000,000,000fps)的影片。這相當於兩幀之間的間隔僅為1皮秒(皮秒為萬億分之一秒)。在這麼短時間內,光只能傳播0.3毫米。好比那孫悟空,一個跟斗明明十萬八千里,但對於這臺攝像機來說,哼哼,還在手掌心裡呢~

藉助這一高科技,我們現在已經可以清楚地看到,光在離開光源之後,一點一點向前蠕動的景象。可以說是十分令人驚歎了。

比如上圖,就是一束激光穿過一個可樂瓶。

這是一束激光被鏡子反射的視頻。注意,鏡子畫歪了。

如上圖,光在不同介質中的速度會不一樣,而這一現象也能被這臺高速攝像機觀測到。

還可以看到折射現象。

這一小團光,有頭有尾的,很顯然是激光開了一小下,有關了,發出的光。換言之,拍這些照片的時候,這激光器是關著的。但毫無疑問的是,我們還是看到了這些光。


現在我不說,聰明的你來回答:

關於光,我們把手電筒關掉之後,手電筒之前的光還在嗎?


IvanZhu


不管什麼光都會一直傳輸下去,只是有些光強大,就傳得很遠;有些光很弱,傳不多遠就難以識別。

宇宙目前觀測到的最遠發光體是138億光年,也就是說,那裡的星光走了138億年,才被人們觀測到。光在真空中傳輸的速度是每秒鐘約30萬公里,一年走9.46萬億公里,走了138億年,你算算傳了多遠距離?



手電筒的光是散射的,傳不多遠就看不到了,有幾個原因。一是空氣會對光發生衍射現象,二是人的祼眼看不了多遠。如果在真空中,又藉助足夠大的觀測儀器的話,理論上手電筒的光也會在很遠的地方看到,但前提是途中不能被比手電筒更強的光線干擾。如果你關閉了手電筒的光,觀測者的距離有多少光距,就會延遲多久的光亮。比如觀測者距離手電筒光源1光分,手電筒關閉後,觀測者會延遲1分鐘才看到手電筒熄滅。

前面反覆提到的觀測者才是關鍵因素。這個宇宙的所有事物發生變化,都是因為有觀測者的存在,是觀測者觀測的記錄。如果沒有觀測者,一切皆為烏有。手電筒的光線也不例外,哈哈。



時空通訊

兩天前我就看到了這個題,心裡一直放不下,總想答一下,今天終於有時間來回答這個問題了。小時候特別喜歡玩手電筒了,拿著照這照那,甭提多高興了,那個年代真象趙本山說的手電筒也算個家用電器了。


那時特別羨慕多節的手電筒,特別是用新電池,夜晚向天空照射會出現一道光柱傳向雲深不知處,心裡常常想這道光能最終到哪呢?真想踩著這道光上去一探究竟。

嗨,還真有人開玩笑說,誰敢沿著這道光爬上去一關手電他就摔死了。雖然這是個玩笑話,但人們心中都認為手電筒關掉之後,之前的光就不存在了。事實到底如何呢?

我們之所以能看到光源發出“光柱”,是因為光源發出的這道“光柱”不是單個光子掃過空間的拖曳,而是光源連續不斷髮出的光子組成的宏觀光幕效應,是人眼的“視覺暫留”。而割裂下的任何一塊光卻是沒法觀察到的,因為光的速度實在是太快了,奔向遠方轉瞬即逝。一旦關掉手電筒,就相當於切斷連續的光子,光幕效應消失,手電筒關掉之前的光轉瞬即逝,所以眼前看不到光,但手電筒之前的光還在。那麼這些光到哪兒了?在回答這個問題之前,咱們先來了解一下光的本質和有關原理。

我們都知道光具有波粒二象性,波動性佔主導,光在傳播的過程中不能只考慮它的粒子性,還要考慮它的波動性,光以電磁波的方式進行傳播,光實際上就是電磁場。所謂的電磁波就是變化的電場感應出變化的磁場,變化的磁場再感應出變化的電場……,場是什麼?,場就是時空,光就是時空。這從另一點也能得出這個結論,我們都知道狹義相對論的“光速不變原理”:光速是宇宙中最高的速度,光在任何參考系中速度是不變的,它跟光源或觀察者是否運動無關。由此可見時空具有相對性,光和時空緊密聯繫,我認為光就是一種時空屬性因子。光的傳播與介質時空有關,但光波經過介質就象水波經過水一樣,傳遞的是能量,而不會改變水。


我以前講過光速應該叫“介速”,是光觸發了介質時空的振盪,不同的介質有不同的“介速” ,都說光在真空中傳播不需要介質,實際上我認為真空也是一種介質,所以光子或光波的傳播只與介質時空有關,而與光源無關,光源只要發出光,那麼光源它運不運動都影響不了光,光源它關閉不關閉也影響不了光的傳播。即使手電筒關掉了,光還在時空中振盪傳播,直到碰到不同的介質,最後得到不同的結果。第一,如果手電筒發出的光是射向透明的介傳,比如說真空、空氣、水、玻璃等等,光會觸發這些介質並在其中振盪傳播,當然在不同的介質速度不定:在真空中將近30萬千米/秒,在水中為22.5萬千米/秒,在玻璃中為18.7萬千米/秒,在鑽石中則為12.4萬千米/秒,都太快,手電筒關閉後,光在這些介質中瞬間消失,因為光速實在是太快了,給人的感覺光是和手電筒關閉同時消失。如果真把光降到象有關報道上所說的16米/秒,那我們將會看到一縷光線冉冉離去的美麗景觀。第二,手電筒的光射向不透明且反射性能差的介質,比如人體、牆體等等,會被吸收,可見光波(X射線除外)在這些介質中根本不傳播,光子光波會把電磁能量留在人的身體上,這也是光照在人身上感覺暖和的原因,所以當手電筒關掉以後,光也同時被人或牆等吸收而無影無蹤。光在這些吸收能力強的介質上表現主要為波動性。光在哪些完全不吸收也不傳播的介質裡情況又如何呢?這就是下面說的第三種:手電筒的光射向不透明且反射性能極強的介質,比如平面鏡、太陽帆飛船上的那層反射性極強的塗層等。


它們幾乎完全不吸收全部反射,這時的光表現為粒子性,光子具有動量,鏡子和太陽帆對光子有一個反彈,我常常思考這樣一個問題:假如有一個理想密封的屋子,內表面全是類似太陽帆的塗層,假定其反光率100%,當關掉手電筒後,手電筒之前的光會怎樣?會在屋子裡不停的反射一直存在嗎?
我把這個結論留給大家……。


物原愛牛毛1

可以肯定的一點就是以前的光還會繼續向前走。

為什麼?

首先了解一下光的基本性質。光是直線傳播的,但當光遇到另一介質(均勻介質)時方向會發生改變,改變後依然緣直線傳播。而在非均勻介質中,光一般是按曲線傳播的。光是沿前後左右上下各個方向傳播的(偏振光),光的亮度越亮,越不明顯看出,當光亮度較暗時,由發光體到照明參照物的光會擴大,距離越遠,擴散的越大。光既有粒子的性質,也有波的性質,因而光有波粒二象性。

然後就是光能量,光是能量的一種傳播方式,光源所以發出光,是因為光源中原子的運動有三種方式:熱運動,躍遷輻射,受激輻射,前者為生活中最常見的。所以通常手電筒等這些弱光源發出光後,因為能量太小,會被迅速的被自然環境吸收散射。

我們看不見發出的光的原因是很多的。

一是從觀測者角度來說:人通過肉眼來感測光,肉眼本就收到了許多的限制,只能能看見一小段頻率的電磁波(可見光),而且人眼接收處理圖像的幀數太慢,就好比告訴攝像機能拍攝到快速運動的子彈,而人眼什麼也看不到。因而人一眨眼光就跑到不知道那個地方去了。其次是觀測角度與位置,如果自己拿手電筒自己看,那基本上就是光與開關同時消失或者出現,還是前面的那個原因(光速太快,肉眼有限)。如果我們站的地方足夠遠,光要在幾秒後到達,也許眼睛還能看到一絲閃光就沒了。

二是從光源來說,我們用的功率都太低了,光在自然環境中會被迅速消耗能量,以輻射的方式被物體或者大氣吸收,使他們溫度升高,這也是微波爐的原理。

這個問題可以簡單的換算成就是,如果太陽熄滅,那麼我們地球會迅速變黑嗎?答案肯定也是否定的,我們處於太陽8光分的位置,處於太陽光照射的“將來光錐”中,因而也要8分鐘後才能受太陽熄滅這個事件的影響。

現在我們來理解什麼是“將來光錐”?

如果有一個光脈衝從一特定的空間的點在 一特定的時刻發出,在時間的進程中,它就會以光球面的形式發散開來,而光球面的形狀和大小與源的速度無關。在百萬分之一秒後,光就散開成一個半徑為300米的球面;百萬分之二秒後,半徑變成600米;等等。

這正如同將一塊石頭扔到池塘裡,水錶面的漣漪向四周散開一樣,漣漪以圓周 的形式散開並越變越大。如果將三維模型設想為包括二維的池塘水面和一維時間,這些擴大的水波的圓圈就畫出一個圓錐,其頂點即為石頭擊到水面的地方和時間(圖2.3)。

從一個事件散開的光在四維的空間-時間裡形成了一個三維的圓錐,這個圓錐稱為事件的未來光錐。以同樣的方法可以畫出另一個稱之為過去光錐的圓錐,它表示所有可以用一光脈衝傳播到該事件的事件的集合


一個事件P的過去和將來光錐將空間-時間分成三個區域, 這事件的絕對將來是P的將來光錐的內部區域,這是所有可能被髮生在P的事件影響的事件的集合。從P出發的信號不能傳到P光錐之外的事件去,因為沒有東西比 光走得更快,所以它們不會被P發生的事情所影響。過去光錐內部區域的點是P的絕對過去,它是所有這樣的事件的集合,從該事件發出的以等於或低於光速的速度 傳播的信號可到達P。所以,這是可能影響事件P的所有事件的集合。如果人們知道過去某一特定時刻在事件P的過去光錐內發生的一切,即能 預言在P將會發生什麼。空間-時間的其餘部分即是除P的將來和過去光錐之外的所有事件的集合。這一部分的事件既不受P的影響,也不能影響P。所以假定太 陽就在此刻停止發光,它不會對此刻的地球發生影響,因為地球的此刻是在太陽熄滅這一事件的光錐之外(也就是處於將來光錐中)

我們只能在8分鐘之後才知道這一事件,這是光從太陽到達我們所花的時間。只有到那時候,地球上的事件才在太陽熄滅這一事件的將來光錐之內。

如果還不能理解,還有一個更簡單的方法來驗證,就是光的傳播速度是由介質相關的。光在特殊的介質下只能跑每秒幾米的速度,人靠跑步都能追上光。這時候用一束激光照射這個介質,然後在關閉光源,這樣就能看見激光在介質中是以一段光束的形式在跑,很美妙的。


Mr生活家

我們關上手電筒之後瞬間世界就又回到黑暗,這一瞬間發生的事情,所以我們要問,到底是關了手電就沒了光,還是光跑的太快以至於你根本看不到?

這要看怎麼定義"消失",如果說以肉眼所能觀察的極限來說,當關閉電源幾乎同時光也就消失了。但如果要從光的其他特性來考慮比如電磁波的特性,光會繼續傳遞,折射散射衰減轉化等等很難說光就這麼消失了。

光一秒鐘能跑三十萬公里,可以算一下關手電到光跑到你看不到的地方,總共才要多久?

手電筒發出的光是在頻率上是連續的,也就是說有各種各樣的頻率,頻率間隔很小。然後其中的某種頻率的電磁波也不是不停的發射的,而是無規則的斷斷續續的,因為處在某個激發態的電子數量是有限的,向下躍遷的電子數也是有限的。舉個不是很嚴謹的假設,B為高能級,A為低能級,B能級有10個電子,其中7個電子向A能級躍遷,發射頻率為v的電磁波,這段電磁波的能量為7個頻率為v的光子的能量和,很明顯這段電磁波是一個脈衝(只是相比較我們經常聽到的脈衝激光,這種手電筒發射的脈衝的脈寬要長很多,而且無規則,不可控),過一段時間,有電子躍遷補充倒B能級,B能級再躍遷到A能級,再發射一個脈衝,如果能像連續激光器那樣形成動態的平衡(即B能級能及時得到補充),那脈衝的脈寬就會很長,就可以理解為連續發射頻率v的電磁波。

發射出去的電磁波會繼續一直傳播,直到與物質相互作用被吸收。

只要沒有東西阻擋,光離開光源之後肯定能繼續傳播,這些光子依然會以光速朝前運動。如果關掉手電筒,後續沒有光子發出來,而之前發射出去的光子早已經以光速遠離我們而去,它們不會進入我們的眼睛,所以我們什麼也看不到,世界當然會變回黑暗。

不過,這裡大家可能又會有疑問了,如果關掉手電筒導致黑暗是因為光子遠離我們而去的緣故,那麼,如果關掉房間裡的電燈,為什麼也會瞬間變暗呢?光子不都是在房間裡,並沒有逃離嗎?

和上面一樣,房間裡的光子是逃不出房間的,但光子會被物體吸收、反射,最終這些光子的能量將會轉化為熱量,這個過程僅需百萬分之一秒的時間。如果電燈開著,光子源源不斷被釋放出來,我們可以持續看到物體。然而,當電燈關掉時,在關燈之前一瞬間所發射出去的光子早已被物體吸收殆盡,所以房間也會隨之瞬間變暗。

我們肉眼所看見的事物其實是通過光所攜帶的信息,反饋到視網膜形成圖像返回給大腦。

用手電筒照出去,所看到是事物,其實是手電筒發出的光碰到物體,然後經過反射回來肉眼才能看到。也就是說手電筒發出那麼多光,只有一部分反射回來的光才被我們看到,更多的光直接遠離了我們的視線,這部分是我們永遠也看不見的。

所以關掉手電筒之後,在關閉前那一瞬間的光消失之後,我們就看不見東西了。如果身處一個周圍都是鏡子的環境中,可能會遲一點,最終還是會看不見,因為光在傳播以及反射時候被吸收、衰減。

光的傳播也是一種粒子傳播,具有損耗和擴散性,所以光的傳播跟電磁波傳播是一個道理,當你打開收音機收聽廣播時,電臺正在播音,你就可以收聽到廣播的聲音,當關掉電臺電磁波發射傳播,你是收不到的,因為沒有發射源;

光的傳播也是一樣的,有源才能源源不斷的供給光波傳播,無源光波就成了無源之本了,由於空氣介質,環境等因素對光能量的損耗和吸收而無法傳播。所以說當打開手電筒點燃手電燈泡,發出光能量,照亮黑暗,當關掉手電筒又回到黑暗中,那是沒有光能量的自然現象。

可見光的本質是一種電磁波,但同時又表現出粒子的特性,光的這種性質被稱為波粒二象性。光波的載體是光子,這種粒子在真空中的傳播速度大約為30萬千米/秒,這是物體所能達到的最快速度。

我們之所以會看到手電筒發出的亮光,是因為手電筒發出光子不斷進入人的眼睛刺激視網膜,然後在大腦中成像。


夜孤城

如果從佛教來說光源關閉之後仍然存在,因為佛法中時間都可以穿越,可以回到過去!你想如果不能做到那佛家的六通之一的宿命通豈非成為了空談?!雖然我們有著許多肉眼無法看到的東西,但是它還是存在!


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