03.03 关于光,我们把手电筒关掉之后,手电筒之前的光还在吗?

不白游记



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。


时空通讯


答案不是按可以和不可以这个概念来回答 此时光以光速蔓延传播,不能以开关为光传播的生存周期来看待,因为光速传播实在太快,停止发出光源后,肉眼已经完全看不到光束了,与此同时,一般常见的电筒大家看到都是打散的,这是因为只是一般电池有钨丝发热产生的低功率光源而已,最后变成微弱电磁波的方式散射出去。详细的说就是,要按发射源的发射功率来看待传输距离,我们所说的无限长时间传播,一般指的是大功率电磁波传输,比如太阳核反应发出的光束,或者类似脉冲星发出的脉冲信号同属高能电磁波,才有感官无法测量的那种类无限传输概念,这里只能说,由于产生功率实在太小,不像激光集束那样集中直线传播,会以微弱的电磁波散射开去


魅影255528070


侯宝林有段著名的相声,两个醉鬼聊天,一个打开手电筒让另一个顺着光柱爬上去,另一个说:“别闹,我爬上去,你一关电门,我掉下来了”。题主是受这段相声启发吧。

先抛开手电筒不说,抬头看看太阳。我们都知道太阳距离地球大概1.5亿公里,光从太阳发出到达地球需要大约8分钟。如果太阳此时此刻突然熄灭了,我们抬头看向天空,不会察觉到任何异样。大约8分钟以后,我们才会看到太阳黯淡下去。

手电筒和太阳本质上是一样的,都是所谓光源。光的本质是电磁波,所以光源本质上就是一个发射电磁波的源头。你也可以把光源理解为不断射出子弹的枪口,当枪口停止发射,子弹会消失吗?当然不会。

当然光并不等同于子弹, 光具有波粒二象性,即它既是波又是粒子。那么你又可以把光源理解为一个在湖面上不断向外放射水波的振动源。振动源消失的同时,水波并不会马上消失,而是不断向外传播,直到衰减至平静。

回到侯大师的那段相声,实际上,光本身具有动能,照射到任何物体,都会和物体相互作用而对物体产生所谓光压效应。也就是说,如果手电筒的光足够强,那个喝醉的哥们还真可能顺着那道光爬上去。而且只要他爬的足够高,比如说,100光年那么高,那么即使关了手电筒,他也要100年以后才会掉下来。


罗生物语


当然是存在的。手电筒发射出光之后,那些光就会在空间中以光速不断行进,即便手电筒关闭之后,这也不会影响到原来的光的存在,它们不会随之消失。

手电筒发射出光与水龙头出水的道理是一样的,水龙头一开,水就会出来;水龙头关掉之后,那些已经流出的水不会随之消失。不过,光容易让人造成误解。因为当我们打开手电筒照向天空时,我们可以看到手电筒的亮光,但如果关掉手电筒,亮光也瞬间随之消失,这似乎与水龙头的出水现象不一样。

事实上,这种误解与光以光速运动和地球大气散射有关。我们想要看到物体或者亮光,就必须要有光进入眼睛中。当打开手电筒向天空中照射时,大气中的粒子会朝着四面八方散射手电筒发出的光,所以我们会看到亮光。而如果关掉手电筒,没有光会被散射,我们自然也就看不到亮光。但这并不意味着手电筒原先发出的光消失了,它们其实是以光速在空间中飞行,并且不再会回来进入我们的眼睛中被我们看到。除非这些光遇到其他物体被吸收,否则它们会不断前进,不会消失。

此外,如果在没有大气散射的太空中打开手电筒,除非手电筒直接对准人眼,否则我们在其他方向都无法看到手电筒发出的光。


火星一号


手电筒关掉后,原来的光还有吗?

这个问题,比较复杂,需要综合的物理知识。

首先,需要对光有个必要的认知。

(一)光是横波。光的干涉,衍射現象,以及光的偏振現象,都有力的证实,光是横波。

纵波不会产生上述物理現象。

〈二)波的产生,一要光源,二要介质。光在介质中传播过程,能量会衰减。相当于《阻尼振动》。因此手电打出的光,其光射距离是有限的。

(三)光的本质是电磁波。从电磁波传播的角度分析,电磁波的传播不需要介质。但电磁波的传播距离並非无限。例如广播电台的信号,在传播中信号会衰减。北京就收不到山西的电台,更不可能收到远在新疆的信号。除非电台的发射功率足夠强大。

综上所述,关掉手电筒打出的光,瞬间就没有了。


汇雁1


还好我这个育儿达人,是物理系毕业的。

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。


老爸的修行


如果我们把这个问题稍微改一改,不是关于光而是关于水龙头的。一个人,开着水龙头往外喷水。突然,关住了龙头,这时候已经喷出去的水,是会突然消失,还是继续往前跑呢?

知道结果的自然已经知道了,不知道的您也可以去试一试。

这个问题这么简单,那为什么把水换成了光,就搞不清楚,就要跑到这头条上提问呢?就是因为,光实在太快了,一秒钟能绕地球跑7圈半。你的手电筒发出去的光,不到万分之一秒,就已经无影无踪了。

那我们到底怎么样才能真正观测到,光的足迹呢?

答案就是,借助科学的力量。

麻省理工学院媒体实验室与化学系的巴文迪实验室在2011年,发明了一种高速拍摄技术,可以获得等效于每秒一万亿帧(1,000,000,000,000fps)的影片。这相当于两帧之间的间隔仅为1皮秒(皮秒为万亿分之一秒)。在这么短时间内,光只能传播0.3毫米。好比那孙悟空,一个跟斗明明十万八千里,但对于这台摄像机来说,哼哼,还在手掌心里呢~

借助这一高科技,我们现在已经可以清楚地看到,光在离开光源之后,一点一点向前蠕动的景象。可以说是十分令人惊叹了。

比如上图,就是一束激光穿过一个可乐瓶。

这是一束激光被镜子反射的视频。注意,镜子画歪了。

如上图,光在不同介质中的速度会不一样,而这一现象也能被这台高速摄像机观测到。

还可以看到折射现象。

这一小团光,有头有尾的,很显然是激光开了一小下,有关了,发出的光。换言之,拍这些照片的时候,这激光器是关着的。但毫无疑问的是,我们还是看到了这些光。


现在我不说,聪明的你来回答:

关于光,我们把手电筒关掉之后,手电筒之前的光还在吗?


IvanZhu


当然还在!

之所以楼主会有这样的疑问,我想是因为在我们平时用手电筒时,如果关上手电筒,会发现手电筒之前的光突然消失,没有了亮光!

但看不见光并不代表着手电筒发出的光不存在!我们看到物体的原因是因为有光线光线反射到我们眼睛里,如果没有光线反射到我们眼里,无论如何是看不到物体的!

而我们之所以在地面上能看到手电筒的光,是因为大气中的各种粒子会散射手电筒的光,然后进入到我们眼睛里!而当手电筒关闭之后,没有手电筒关掉之后,没有光线进入到我们眼睛里,但之前的光线还是一直向前飞行!

这就像我们向水塘里扔一块石头,波浪会一直向前运动,即使之后你不再扔石头,波浪也一直存在的。而光本身也具有波粒二重性!

不过若是到了外太空,我们打开手电筒照向前方,是看不到手电筒发出的光的,因为没有光进入到我们眼睛里(外太空几乎是真空,手电筒的光照射不到物体,光线自然会一直前进),除非把手电筒对着我们的眼睛!

当然,以上分析都是理想状态下,光线经过漫长的旅行之后,也会因为各种情况变得衰弱,甚至被吸收,所以实际情况下手电筒发出的光线不可能一直存在!


宇宙探索


这有几种可能,首先必须说手电筒的光着照向哪里?如果是照向地面的话,那么在关闭手电筒的瞬间,光就没有了,如果是照相太空,而且天气十分晴朗的话,那么虽然你的手电筒已经关闭了,但是之前发出的光还是会继续跑下去点,而且还会跑好一阵子的。



那么为什么手电筒照到地面上的光关闭后立即就没有了?而照向外太空的光却能好下去呢?这是因为手电筒的光照到地面或者其他物体上的时候被物体阻挡并吸收了,可能很多人会好奇,觉得物体怎么会吸收光呢?其实想想道理也很简单,光的速度是非常快的,每秒30万公里,但是光子非常小,质量也非常微小,甚至科学家认为光子如果不运动的话都是没有质量的,那么当手电筒的光照到物体或者地面上时,在微观的层面,实际上是光子撞击到了原子,当光子撞击到原子上时,由于原子核中的质子和中子的质量比较大,所以光子就作为能量能量被轻松吸收,并且不会发生大的变化,除非光子非常非常多,比如激光发出的光就能摧毁物体,就是因为它发出的光子太多了,但是手电筒发出的光远远达不到这种程度,但是手电筒发出的光的光子打到围绕原子核运行的电子上时,却能加速电子的运动,因为电子的质量非常小,据说只有质子的万分之三,但是仍然比光子大得多,所以光子打到垫子上时能被电子吸收,这能加速电子的运动,但是并不能把它打出去,这时被加速的电子就会从低能级的内层轨道跃迁到高能级的外层轨道,原子的状态变得活跃和不稳定,这就是我们抚摸一些阳光下的物体比不在阳光下的物体感觉热的原因,同时这也是一些物品或药品不能直接在阳光下照射的原因,因为光子的照射会微观的层面改变物品或药品的状态,加速其变质的速度。

但是并不是所有的物体中的分子和原子都会吸收所有的光线,当光子打到物体上时,微观层面发生的事,就是一部分光子被原子核和电子直接吸收了,也有一部分会被发射出去,然后被释放的光子又会撞击其它物体,再次减少其数量和能量,光子的衰减大体就是这样一个循环渐变的过程,所以照射的地面和物体上的光会立即消失。

但是照射到太空中的光线却不一样,因为太空中的环境接近于真空,光子前进的路上,受到的阻挡很少,平均数立方米才会有一个原子,所以光线常常会一直奔跑下去,这也是我们之所以能看到几十上百亿光年外的发光物体的原因,但是手电筒的光线还是很弱的,它发出的光子数量并不多,当它的光子被太空中的物质完全吸收后,它的奔跑也就结束了,但是它奔跑这个距离也很可能会远达几十光年。


科普大世界


两天前我就看到了这个题,心里一直放不下,总想答一下,今天终于有时间来回答这个问题了。小时候特别喜欢玩手电筒了,拿着照这照那,甭提多高兴了,那个年代真象赵本山说的手电筒也算个家用电器了。



那时特别羡慕多节的手电筒,特别是用新电池,夜晚向天空照射会出现一道光柱传向云深不知处,心里常常想这道光能最终到哪呢?真想踩着这道光上去一探究竟。

嗨,还真有人开玩笑说,谁敢沿着这道光爬上去一关手电他就摔死了。虽然这是个玩笑话,但人们心中都认为手电筒关掉之后,之前的光就不存在了。事实到底如何呢?

我们之所以能看到光源发出“光柱”,是因为光源发出的这道“光柱”不是单个光子扫过空间的拖曳,而是光源连续不断发出的光子组成的宏观光幕效应,是人眼的“视觉暂留”。而割裂下的任何一块光却是没法观察到的,因为光的速度实在是太快了,奔向远方转瞬即逝。一旦关掉手电筒,就相当于切断连续的光子,光幕效应消失,手电筒关掉之前的光转瞬即逝,所以眼前看不到光,但手电筒之前的光还在。那么这些光到哪儿了?在回答这个问题之前,咱们先来了解一下光的本质和有关原理。

我们都知道光具有波粒二象性,波动性占主导,光在传播的过程中不能只考虑它的粒子性,还要考虑它的波动性,光以电磁波的方式进行传播,光实际上就是电磁场。所谓的电磁波就是变化的电场感应出变化的磁场,变化的磁场再感应出变化的电场……,场是什么?,场就是时空,光就是时空。这从另一点也能得出这个结论,我们都知道狭义相对论的“光速不变原理”:光速是宇宙中最高的速度,光在任何参考系中速度是不变的,它跟光源或观察者是否运动无关。由此可见时空具有相对性,光和时空紧密联系,我认为光就是一种时空属性因子。光的传播与介质时空有关,但光波经过介质就象水波经过水一样,传递的是能量,而不会改变水。



我以前讲过光速应该叫“介速”,是光触发了介质时空的振荡,不同的介质有不同的“介速” ,都说光在真空中传播不需要介质,实际上我认为真空也是一种介质,所以光子或光波的传播只与介质时空有关,而与光源无关,光源只要发出光,那么光源它运不运动都影响不了光,光源它关闭不关闭也影响不了光的传播。即使手电筒关掉了,光还在时空中振荡传播,直到碰到不同的介质,最后得到不同的结果。第一,如果手电筒发出的光是射向透明的介传,比如说真空、空气、水、玻璃等等,光会触发这些介质并在其中振荡传播,当然在不同的介质速度不定:在真空中将近30万千米/秒,在水中为22.5万千米/秒,在玻璃中为18.7万千米/秒,在钻石中则为12.4万千米/秒,都太快,手电筒关闭后,光在这些介质中瞬间消失,因为光速实在是太快了,给人的感觉光是和手电筒关闭同时消失。如果真把光降到象有关报道上所说的16米/秒,那我们将会看到一缕光线冉冉离去的美丽景观。第二,手电筒的光射向不透明且反射性能差的介质,比如人体、墙体等等,会被吸收,可见光波(X射线除外)在这些介质中根本不传播,光子光波会把电磁能量留在人的身体上,这也是光照在人身上感觉暖和的原因,所以当手电筒关掉以后,光也同时被人或墙等吸收而无影无踪。光在这些吸收能力强的介质上表现主要为波动性。光在哪些完全不吸收也不传播的介质里情况又如何呢?这就是下面说的第三种:手电筒的光射向不透明且反射性能极强的介质,比如平面镜、太阳帆飞船上的那层反射性极强的涂层等。


它们几乎完全不吸收全部反射,这时的光表现为粒子性,光子具有动量,镜子和太阳帆对光子有一个反弹,我常常思考这样一个问题:假如有一个理想密封的屋子,内表面全是类似太阳帆的涂层,假定其反光率100%,当关掉手电筒后,手电筒之前的光会怎样?会在屋子里不停的反射一直存在吗?
我把这个结论留给大家……。


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