用手電朝天上照射一秒再關了,手電光去哪了,是繼續傳播還是直接消失了?

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因為地球上有大氣,照射一秒後會直接被空氣中的分子吸收。

光到底是咋回事?

我們平時看到的光,其實是電子躍遷造成的,電子從能量高的能級躍遷到能量低的能量,會發出一部分能量,這些能量以光子的形式放出來。這也就是光子的來源。

這樣的方式其實就註定了,光子還會被捕獲,如果光遇到了一個原子,能光子的能量正好可以被原子內部電子所利用,幫它從低能級躍遷到高能級,那這個光子就會被吸收掉。

所以,如果是在真空中,光其實是沿著空間的測地線在傳播。宇宙大爆炸初期產生的光子現在就還在宇宙中傳播,這也就是宇宙微波背景輻射。

如果遇到了原子,就很有可能會被吸收到,能否被吸收取決於電子的狀態。

用手電朝天上照射一秒再關了,手電光去哪了?

而我們所在的地球,並不是真空,而周圍有很多空氣分子,而分子又是有原子組成的,光子會被空氣中的原子所吸收。所以,手電關上後,光也就沒有了。也就是直接消失了。



鍾銘聊科學


光是也是一種物質,只要發生了,就不會無緣無故的消失。

用手電筒朝天上照射一秒,就產生了一秒的光,這秒光已經有299792458米長。當然這是在真空中傳播的速度。光在空氣中傳播速度只有微弱的減小,是真空速度的99.992%,為299552816米。所以用手電朝天上射一秒鐘,我們還是按大致的算法30萬公里來計算吧。

這一秒鐘的光段有30萬公里長,會一直沿著直線向遠處飛去,理論上,如果沒有任何原子阻擋的話,又沒有引力牽制的話它會一直飛到天荒地老,永不停歇。由於宇宙是個有界無邊的球體,無限的曲率會使這束光圍繞著宇宙一週,回到發出這束光的地方。

但宇宙太大了,可視範圍就有930億光年直徑,不可視範圍沒有人知道有多大,因此這束光只會一直走下去,沒有返回來的時候,因為那個時候宇宙早就毀滅了。

實際上,宇宙中的任何光線都無法永遠的走下去,都會被吸收了。

因為宇宙中並不是什麼都沒有,在廣袤的太空,儘管空間真空程度比地球製造的最高真空還要強上多少億億倍,但還是有稀少的帶電粒子,每立方厘米還會有幾個粒子,這些粒子都會吸收光線。

地球上人工製造的真空,在真空度幾十億分之一氣壓的電視機真空顯像管裡,每立方厘米空間還會有幾百個億個氣體分子;科學界最強高能加速器的真空管道里,最高真空也只能達到每立方厘米上千個氣體分子的水平。

光線是光子的運動,光子在穿透空氣中或者真空中這些粒子的時候就會被吸收和衰減。

而且手電筒的光不但很弱,而且很散,用不了多長距離就會被散射消耗吸收掉了。

地球上空氣密度很高,手電的光還沒有出大氣層就被消耗掉了。


即使在空氣稀薄的太空或者到接近真空的太空去發射手電光,儘管太空粒子非常稀薄,但太空太廣袤了,隨便到一個恆星都是以光年計,算一算這每個立方厘米有幾個粒子,一光年距離要穿過多少立方厘米的空間?

另外,太空中還有星雲個各種天體,手電這點微末之光無論遇到什麼也被掩映和淹沒了,如果遇到黑洞直接就被捕捉吸收了。

所以這束手電之光在整個宇宙中實在是他渺小了,在宇宙中,就是我們地球反射之光甚至太陽之光,也幾乎可以忽略不計。

上世紀美國登月時在月球上安裝了幾個激光反射器,用於人類測量地月距離。科學家們用紅寶石激光器,發射的脈衝激光功率為千兆瓦,而且經過1米直徑的望遠鏡準直後,發散角僅為2~4角秒,並用同一個望遠鏡接收回波,接收到的光信號也是極其微弱,在接受器的陰極面上只能產生一個光電子。用這套裝置測距精度可以達到幾個釐米。

月球據我們地球平均距離為38萬公里。這麼強大的激光並用望遠鏡準直接受,才能精確捕捉一個光子,想想手電筒的光就只能呵呵了。

有人做過一個模型測算,人類肉眼1億公里的距離就很難看到地球了,在10光年的距離就基本看不到太陽了。

相比之下,手電筒的光在宇宙中穿梭,能走多遠呢?自己想吧。

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


夜晚的時候用手電照射夜空,手電會發出一個慢慢發散開來的光柱,可以一直照到很遠的地方,但是一關掉手電,光柱就不見了,這是為什麼呢?


其實這並不是因為光憑空消失了,光怎麼可能憑空消失呢?當打開手電的時候,光就以很快的速度傳播了遙遠的地方,但是手電一直開著,況且我們也看不到很遠的地方,所以我們感覺不到它的傳播。同樣的,當關閉的一瞬間,最後的一絲光線就迅速跑到了很遠的地方,跑到肉眼看不見的地方,就會產生消失了的錯覺。

光速是宇宙間最快的速度,每秒鐘可以傳播30萬公里,光一秒鐘可以繞地球七週。這麼快的速度對於人來說完全感覺不到其傳播,關閉手電的一瞬間光就迅速地跑到了很遠的地方。


宇宙間的天體通過自己發光或者是反射光而被我們看見。我們能夠看到遙遠的星系,在於星系發出的光傳播到了地球,在這個過程中,發出的光經過了發散,經歷了其它物體的吸收以及反射作用,能夠到達地球的光子數很少很少。距離地球一光年外的星球發出的光需要經過一年時間的傳播才能被我們看見,我們看到的星球,只不過是它一年前的樣子,為了看到它們,就必須用到天文望遠鏡。

天文望遠鏡有光學望遠鏡和射電望遠鏡。遠處星體傳來的光在地球上受到地球大氣層的反射和削減作用,導致想要看到更遠的星體,在地球上觀測就已經不太現實了,所以就有了空間望遠鏡,比如說90年代美國發射的哈勃望遠鏡,迄今為止已經為人類傳回了很多的宇宙圖像,是目前能看得最遠的空間望遠鏡。望遠鏡的聚光能力隨著口徑的增大而增大,口徑越大就越能夠看到更遠更暗的星體。而相比於地球上的環境,空間望遠鏡能夠接收到更寬的波段,沒有了大氣抖動,分辨本領也得到了很大的提升。比較遠的星體,為了得到其清晰的圖像,通常需要經過幾天時間的曝光。

手電的功率並不是很大,聚光能力也不強,所以發出的光柱光子密度也不是很大,而哪怕是強光手電,能夠傳播的距離也是很有限的,傳播的過程中會受到吸收和反射,同時光也會發散,光子可以被吸收從而轉化成其它形式的能量,但也有少量的光子可以傳到很遠的地方,甚至是一直傳播下去。


鏡像科普


理論上來說,光永遠不會消失,所以手電筒發射出去的光,會以光速往前運動,一直飛到宇宙毀滅為止,不過在現實當中,手電筒發出的光,並不會一直存在下去,因為宇宙中有許多的物質,這些物質可以吸收光,所以手電筒發出的光,並不會飛很遠。

其實在我們這個大氣層當中,有許許多多的看不見的物質存在,例如說一些塵埃顆粒,水蒸氣等,當光碰撞到這些物質的時候,有一部分會發生散射,那麼散射會改變光的前進路線,不過這些散射出來的光,仍然屬於手電筒發射出來的,只是改變了傳播的方向而已。

那麼除了散射之外,還有一部分的光會被吸收,既然光被吸收了,手電筒原來的光,可以說是消失了,但也可以說沒有消失,因為光被這些物質吸收之後,會讓物質的溫度升高,然後物質又會重新釋放出光子,這些光子當然是繼續傳播,然後不斷的重複,剛才那個過程。

所以從這個角度來說,手電筒發出的光,永遠都存在,手電筒發射出去的光子,會被物質不停吸收,釋放,吸收,釋放,這個過程就是無限循環的,但從某種角度來說,這些重新釋放出來的光子,已經不是最開始,手電筒照射出去的光子了,所以我們手電筒發射出去的光,或許可以說是消失了....


種植恆星


狹義相對論有兩個基本假設,其中一個是光速不變原理,可以這樣理解:光子一誕生就以光速運動,沒有任何加速過程,不會因任何參照系而改變,天大地大,光子最大,這個宇宙中所有的一切,都是以光子永不停息地以光速奔跑為基礎!

理解了這個,題主的問題就迎刃而解了:用手電筒朝天上照一秒鐘馬上關掉,手電光去哪兒了?手電筒打開,光子誕生,沒有任何加速過程,速度已是30萬公里/秒,一眨眼就出了你的視線範圍,到遙遠的宇宙中流浪去了。如果你對著月球照的話,嫦娥可能已看到你發來的信號了。

當然,由於地球大氣層的原因,一些光子可能會被空氣中的塵埃粒子吸收後散射出來,不斷衰減,最後轉化成了其它能量。而進入太空的,就會一直沿著直線在太空中漫遊,直到最後被其它物質完全吸收。

所以它當然不會直接消失,而是會在太空中不斷傳播,也許未來某一天也變成微波背景輻射呢?

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徐德文科學頻道


用手電朝天上照射一秒再關了,手電光去哪了,是繼續傳播還是直接消失了?

無論是過一秒再關還是過一分鐘再關,於結果都影響不大,唯一有差別的是兩者發射出光子總量是不一樣的,當然照射時間長一點的那一次的光子行進到宇宙的盡頭概率高多了.....

從實際操作上看這其實很難,因為從跌落到低能的電子釋放出光子後,就在被外界各種因素所吸收,比如我們周圍的大氣以及各種懸浮顆粒,常說的PM2.5就有這個功效!另外從大氣層進入太空後不要以為就萬事大吉了哦,太空中並非空無一物,其實在每立方厘米中也有高達數十個原子,即使在本星系群的星際空間中,仍然有0.5-1個左右的原子.....因此光線在行進過程中碰撞到這些原子的話,一樣會讓這些原子中的電子躍遷到更高的能級,當然是否會跌落髮光這就要看這顆光子的頻率了,而手電筒的這點微末道行是遠遠不夠的,並且理論上看到大如此距離的也就數個光子而已了,其攜帶的能量甚至可以忽略不計......

但假如我們忽略掉這些影響的話,從理論上看,只要手電筒那一束光發出後就再也不會停止,一直將運行到宇宙的盡頭,而對於這束光來說,它從手電筒出發和到大宇宙的邊緣,所需的時間為零,因為對於光子來說,時間是凝固的,每一個普朗克時間都是無限長的,但對於觀測它的體系,卻沒有任何影響,從這一點上來看,當您關閉手電筒之後,您將看不到它到大宇宙邊緣的那一刻,因為從此之後這束光將不再受你的控制,當然要提醒一下的是,它依然受到宇宙中的各種天體影響

比如經過巨大天體附近時會受到引力影響所彎曲,如果經過黑洞附近時有可能拐入視界將永遠圍繞黑洞運轉,或者直接跌落黑洞成為奇點的一部分......

這就是這束光從手電筒出去之後的旅程,您想了解的都在裡面了嗎?


星辰大海路上的種花家


從理論上來說光子的壽命是無限長的,只要它不被其他物質吸收,它可以永恆的傳播下去。所以說手電朝天上照射一秒之後關閉,雖然我們看不見了,但是光會繼續傳播下去,一秒鐘三十萬公里快到月球了。

而之所以一關手電我們就看不見了光了,是因為不再有新的光產生,而一秒前的光飛的太遠了已經看不見了。但是由於大氣層的反射、吸收等,傳播出去的光是很微弱的了,但是從光子的角度看還是會有光子“逃出去”的,它會一直向宇宙深處慢遊。

為了避免大氣層的影響,我們上個世紀九十年代發射了哈伯太空望遠鏡,去遙望宇宙深空,已經取得了驚人的成績。已經拍攝到了數十億、近百億光年外的星系,這就說明光是經過漫長歲月來到地球的,那麼遠的星系有可能早都被吞噬或者消亡就像手電被關掉一樣,但是被“關掉”前一秒的光依然在宇宙中漫遊數十億年才到達地球。



不同的時候手電筒的光不可能跟一個恆星、星系比較,可能還沒會出太陽系就被消耗光了。


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科學黑洞


理論上肯定會繼續傳播,只要不被其他物質吸收,會一直在浩瀚星際空間傳播下去。但關掉手電筒時我們當然看不到它發出的光了,因為光線早已經以光速飛向遠方了!

但實際上手電筒的光很難不被其他物質吸收,能量也會變得越來越弱,特別是在地球上充滿大氣和塵埃的環境裡,手電筒的光幾乎不可能衝出大氣層,因為手電筒的光為可見光,波長相對較長,能量就相對減小,很快就湮滅大氣層中!

而對於外太空進入地球的各種波長的光來說同樣如此,必須經過大氣層的層層過濾後才能到達地面,這也是為什麼要想觀測到更準確更清晰的外太空畫面,需要把望遠鏡發射到太空中,這樣做可以避免大氣層的過濾和干擾!

同時,能量極強的光可以在宇宙中傳播很長時間,比如說上世紀60年代觀測到的“宇宙微波背景輻射”,就是宇宙大爆炸的第一縷光線經過漫長的宇宙穿越後殘留在宇宙中的光,嚴格意義上已經不能稱為光了,由於宇宙空間的持續膨脹,第一縷光的波長已經被拉伸到微波了,在地球上我們用肉眼根本看不到!


宇宙探索


答案:從現實角度來說,用手電筒照射夜空,光在瞬間就會消失,被空氣中的分子和塵埃吸收。

手電筒的光以可見光為主,是不同頻率混合在一起的複合光,這些光線的強度低且發散。當光子在和組成物質的原子撞擊時,光子首先會和原子核外的電子碰撞,碰撞後的電子會吸收光子的能量,從原先的低能級內層軌道躍遷到高能級外層軌道,這時電子處於不穩定的激發態,通常很快會自發地向外輻射電磁波,也就是光子,並回到基態,但輻射出的光子能量小於吸收的能量,這之間的能量差被當成熱能耗散了,這是光子被消耗的第一種情況。

電子輻射出的光子會繼續撞擊其它原子,直到全部變成熱能為止。但要注意的是,電子軌道是不連續的,只有吸收了特定頻率的光子才會躍遷到高能級;而光子的能量也是一份份的,只有當光子的能量滿足電子軌道的能級差,光子才會被吸收。

光子進入原子中,除了和核外電子發生碰撞,還會和原子核發生碰撞,光子的能量會被原子核吸收變成熱能,這是光子被消耗的第二種情況。

被原子反射的光子或是電子輻射出的光子,會繼續撞擊其它原子,最後全部變成熱能。

標況下,1立方米的空氣中含有的分子數量大約在10的25次方量級,在地球上向夜空照射光線,光子想要進入宇宙中是不可能的,光子會在瞬間被空氣中的各種分子和塵埃吸收。假設有一臺功率超強的手電筒,能使光線進入宇宙中,光在這個環境下會發生什麼呢?

其實宇宙也並非完全真空,平均每100立方米中含有的質子數為28個,光線遇到質子依然會被吸收,但如果宇宙是完全真空的環境,在不被黑洞吸引和不接觸其它物質的情況下,光子會在宇宙中永遠傳播下去,光子沒有靜質量,也不會衰變。而宇宙被認為是一個有界無邊的球體,空間膨脹的速率小於光速,因此光線可能會在宇宙中繞一圈後回到原點。

光子在宇宙中傳播上億年是很常見的事情,例如2006年9月,天文學家在英仙座NGC1260星系中觀測到了當時規模最大的超新星爆發事件。據推算,這顆超新星距離地球2.4億光年,也就是說光子用了2.4億年才到達地球,這顆超新星在三疊紀時爆發,2006年才被人類接收到。

也因此,現在夜晚看到星星的亮光其實是它們上千年,上萬年前發出的光子,這些星星現在是否存在都是未知數。


科學薛定諤的貓


答:這束光的絕大部分,會被空氣分子和塵埃散射後吸收,極少部分會進入太空傳播下去,最後淹沒在宇宙背景輻射中。


如果我們打開手電筒一秒鐘,那麼這段光波的長度大約就是30萬公里,手電筒關閉後,並不影響這段光波的繼續傳播。

在地球大氣中,存在大量的氣體分子、固體塵埃和小水滴等等。

(1)氣體分子的平均直徑遠小於可見光波長,會導致光波發生瑞利散射,而且波長越短的光散射越嚴重,這也是地球天空呈蔚藍色的原因;

(2)大氣中的固體塵埃和小水滴,平均直徑比可見光波長長,會導致光波發生米氏散射,其散射強度幾乎和波長無關,這也是晴天的雲朵呈白色的主要原因;

那麼我們手電筒發出的光,也會發射類似的散射現象,遇到雲朵或者固體塵埃時,其整個波段都會被隨機散射,最後被吸收;同時光波在大氣中傳播,還會被選擇性吸收,其中波長越短的吸收越嚴重。


如果你是在陰天或者霧霾天射出電筒光,那麼光線幾乎是傳不出大氣層的,能量會在大氣層內被吸收殆盡。

如果你是在晴天射出電筒光,由於一般電筒光的相干性極差,射出的光散射嚴重,但是也有部分光能穿過大氣層進入太空中,只要不被星際物質阻擋和吸收,發出的光子可以無限地傳播下去,只是最後會被宇宙背景輻射淹沒,再也無法把電筒光的光子從其中分離出來。


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