用手电朝天上照射一秒再关了,手电光去哪了,是继续传播还是直接消失了?
用手电朝天上照射一秒再关了,手电光去哪了,是继续传播还是直接消失了?
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狭义相对论有两个基本假设,其中一个是光速不变原理,可以这样理解:光子一诞生就以光速运动,没有任何加速过程,不会因任何参照系而改变,天大地大,光子最大,这个宇宙中所有的一切,都是以光子永不停息地以光速奔跑为基础!
理解了这个,题主的问题就迎刃而解了:用手电筒朝天上照一秒钟马上关掉,手电光去哪儿了?手电筒打开,光子诞生,没有任何加速过程,速度已是30万公里秒,一眨眼就出了你的视线范围,到遥远的宇宙中流浪去了。如果你对着月球照的话,嫦娥可能已看到你发来的信号了。
当然,由于地球大气层的原因,一些光子可能会被空气中的尘埃粒子吸收后散射出来,不断衰减,最后转化成了其它能量。而进入太空的,就会一直沿着直线在太空中漫游,直到最后被其它物质完全吸收。
所以它当然不会直接消失,而是会在太空中不断传播,也许未来某一天也变成微波背景辐射呢?
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用手电朝天上照射一秒再关了,手电光去哪了,是继续传播还是直接消失了?
无论是过一秒再关还是过一分钟再关,于结果都影响不大,唯一有差别的是两者发射出光子总量是不一样的,当然照射时间长一点的那一次的光子行进到宇宙的尽头概率高多了.....
从实际操作上看这其实很难,因为从跌落到低能的电子释放出光子后,就在被外界各种因素所吸收,比如我们周围的大气以及各种悬浮颗粒,常说的PM2.5就有这个功效!另外从大气层进入太空后不要以为就万事大吉了哦,太空中并非空无一物,其实在每立方厘米中也有高达数十个原子,即使在本星系群的星际空间中,仍然有0.5-1个左右的原子.....因此光线在行进过程中碰撞到这些原子的话,一样会让这些原子中的电子跃迁到更高的能级,当然是否会跌落发光这就要看这颗光子的频率了,而手电筒的这点微末道行是远远不够的,并且理论上看到大如此距离的也就数个光子而已了,其携带的能量甚至可以忽略不计......
但假如我们忽略掉这些影响的话,从理论上看,只要手电筒那一束光发出后就再也不会停止,一直将运行到宇宙的尽头,而对于这束光来说,它从手电筒出发和到大宇宙的边缘,所需的时间为零,因为对于光子来说,时间是凝固的,每一个普朗克时间都是无限长的,但对于观测它的体系,却没有任何影响,从这一点上来看,当您关闭手电筒之后,您将看不到它到大宇宙边缘的那一刻,因为从此之后这束光将不再受你的控制,当然要提醒一下的是,它依然受到宇宙中的各种天体影响
比如经过巨大天体附近时会受到引力影响所弯曲,如果经过黑洞附近时有可能拐入视界将永远围绕黑洞运转,或者直接跌落黑洞成为奇点的一部分......
这就是这束光从手电筒出去之后的旅程,您想了解的都在里面了吗?
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夜晚的时候用手电照射夜空,手电会发出一个慢慢发散开来的光柱,可以一直照到很远的地方,但是一关掉手电,光柱就不见了,这是为什么呢?
其实这并不是因为光凭空消失了,光怎么可能凭空消失呢?当打开手电的时候,光就以很快的速度传播了遥远的地方,但是手电一直开着,况且我们也看不到很远的地方,所以我们感觉不到它的传播。同样的,
当关闭的一瞬间,最后的一丝光线就迅速跑到了很远的地方,跑到肉眼看不见的地方
,就会产生消失了的错觉。
光速是宇宙间最快的速度,每秒钟可以传播30万公里,光一秒钟可以绕地球七周。
这么快的速度对于人来说完全感觉不到其传播
,关闭手电的一瞬间光就迅速地跑到了很远的地方。
宇宙间的天体通过自己发光或者是反射光而被我们看见。我们能够看到遥远的星系,在于星系发出的光传播到了地球,在这个过程中,
发出的光经过了发散,经历了其它物体的吸收以及反射作用,能够到达地球的光子数很少很少。
距离地球一光年外的星球发出的光需要经过一年时间的传播才能被我们看见,我们看到的星球,只不过是它一年前的样子,为了看到它们,就必须用到天文望远镜。
天文望远镜有光学望远镜和射电望远镜。远处星体传来的光在地球上受到地球大气层的反射和削减作用,导致想要看到更远的星体,在地球上观测就已经不太现实了,所以就有了
空间望远镜
,比如说90年代美国发射的哈勃望远镜,迄今为止已经为人类传回了很多的宇宙图像,是目前能看得最远的空间望远镜。望远镜的聚光能力随着口径的增大而增大,口径越大就越能够看到更远更暗的星体。
而相比于地球上的环境,空间望远镜能够接收到更宽的波段,没有了大气抖动,分辨本领也得到了很大的提升。
比较远的星体,为了得到其清晰的图像,通常需要经过几天时间的曝光。
手电的功率并不是很大,聚光能力也不强,所以发出的光柱光子密度也不是很大,而哪怕是强光手电,能够传播的距离也是很有限的,传播的过程中会受到吸收和反射,同时光也会发散,光子可以被吸收从而转化成其它形式的能量,但也有少量的光子可以传到很远的地方,甚至是一直传播下去。
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个人认为如果没有遇到阻碍的话,光线应该是继续传播。不管是在我们的常识看来,还是在目前的一些天文佐证看来都是这样的。只不过手电筒的聚光性很差,光线又很弱,因此可能在很短的时间内就发散到很微弱了。而如果碰到阻碍的话,就可能被反射和吸收,总之不会凭空消失。
在天文学上,我们经常说某个天体距离我们多少多少光年远,那言外之意就是这束光线发出之后经过了多少年才到达地球。那样的话,我们看到的就是多少年前的该天体。我们看到的它的演化过程,都是在好多年以前就已经进行过的。那这样的话就会有一个情况:假如该天体现在突然毁灭了,我们能马上知道吗?不能。因为它毁灭时的光线还没有传到我们的眼中,所以在我们的眼中,它还在安静地运行着,即便它已经毁灭了。
除此之外,光线还很容易被宇宙空间的物质吸收、反射,甚至被大质量天体扭曲。如果撞到某些星云之类的,可以给星云中的物质增加一丝微不可查的温度。这样的话,该光线确实是不见了,但不是不存在了,只是转化为另一种存在了。
因此,用手电筒朝天上照射一秒然后关掉,手电光应该继续前进。只不过手电筒的功率很小很小,聚光性也很差,该光线很快就会散射到无法分辨。但即便如此,它们也会继续前进,直到碰到被星际物质完全吸收,转化为其他能量。因为能量是守恒的。
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这些光线的一部分或许永久被宇宙保存起来了,光线的信息也被永久保留起来。
这样说来,从46亿年前的地球诞生到现在,地球上发生的所有事件都会在某个宇宙空间内被保存起来。
因为太阳光,月光,星空光照射到地球上,地球再把光线反射出去,于是这些光线就记载着地球某个时空内发生的事件。虽然大部分光线会被物质吸收,但还有少部分被反射到宇宙深空中。
手电发出的光线包括无数个光子(光子其实就是一份能量),一部分光子被空气中的原子吸收了。原子中有核外电子和原子核。一般情况,吸收光子的是核外电子,当然原子核也是可以吸收光子的。
光子的频率其实就是信息。光子在空气中传播有“障碍”,因为光子首先被空气原子中核外电子吸收,吸收光子之后核外电子处于激发态,又会释放同等频率的光子。
光子再遇到下一个空气中的原子后,于是被吸收→释放→被下个原子吸收→释放.....以此类推下去,直到光子们冲出大气层。
当然光子被吸收又释放的过程中会消耗一部分时间,这也是光在空气中的传播速度比真空中慢的原因了。
如果光子们在宇宙真空中再也没有遇到其他原子,那么光线将永久传播下去,光不需要动力。这些光线有可能传到宇宙边缘,即便宇宙也在加速膨胀,但目前的膨胀率低于光速。还有科学家认为:宇宙是个有界无边的膨胀球体,如果真是如此的话,也就意味着时间足够长的话,这种光线又会回到出发原点!
光子如果不遇见物质,那么它要么就永不消逝的存在着,要么就是在黑洞引力的作用下被吸到视界以内,并且再也无法逃脱。
所以你的手电发出的光线有四种可能性
一:被物质完全吸收
二:永不停止地传播在宇宙空间
三:落入黑洞视界
四:如果宇宙膨胀球体模型成立,那么光有可能回到起点。
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光是也是一种物质,只要发生了,就不会无缘无故的消失。
用手电筒朝天上照射一秒,就产生了一秒的光,这秒光已经有299792458米长。当然这是在真空中传播的速度。光在空气中传播速度只有微弱的减小,是真空速度的99.992%,为299552816米。所以用手电朝天上射一秒钟,我们还是按大致的算法30万公里来计算吧。
这一秒钟的光段有30万公里长,会一直沿着直线向远处飞去,理论上,如果没有任何原子阻挡的话,又没有引力牵制的话它会一直飞到天荒地老,永不停歇。由于宇宙是个有界无边的球体,无限的曲率会使这束光围绕着宇宙一周,回到发出这束光的地方。
但宇宙太大了,可视范围就有930亿光年直径,不可视范围没有人知道有多大,因此这束光只会一直走下去,没有返回来的时候,因为那个时候宇宙早就毁灭了。
实际上,宇宙中的任何光线都无法永远的走下去,都会被吸收了。
因为宇宙中并不是什么都没有,在广袤的太空,尽管空间真空程度比地球制造的最高真空还要强上多少亿亿倍,但还是有稀少的带电粒子,每立方厘米还会有几个粒子,这些粒子都会吸收光线。
地球上人工制造的真空,在真空度几十亿分之一气压的电视机
真空
显像管里,每立方厘米空间还会有几百个亿个气体分子;科学界最强高能加速器的
真空
管道里,最高真空也只能达到每立方厘米上千个气体分子的水平。
光线是光子的运动,光子在穿透空气中或者真空中这些粒子的时候就会被吸收和衰减。
而且手电筒的光不但很弱,而且很散,用不了多长距离就会被散射消耗吸收掉了。
地球上空气密度很高,手电的光还没有出大气层就被消耗掉了。
即使在空气稀薄的太空或者到接近真空的太空去发射手电光,尽管太空粒子非常稀薄,但太空太广袤了,随便到一个恒星都是以光年计,算一算这每个立方厘米有几个粒子,一光年距离要穿过多少立方厘米的空间?
另外,太空中还有星云个各种天体,手电这点微末之光无论遇到什么也被掩映和淹没了,如果遇到黑洞直接就被捕捉吸收了。
所以这束手电之光在整个宇宙中实在是他渺小了,在宇宙中,就是我们地球反射之光甚至太阳之光,也几乎可以忽略不计。
上世纪美国登月时在月球上安装了几个激光反射器,用于人类测量地月距离。科学家们用红宝石激光器,发射的
脉冲激光
功率为千兆瓦,而且经过1米直径的望远镜准直后,发散角仅为2~4角秒,并用同一个望远镜接收回波,接收到的光信号也是极其微弱,在接受器的阴极面上只能产生一个光电子。用这套装置测距精度可以达到几个厘米。
月球据我们地球平均距离为38万公里。这么强大的激光并用望远镜准直接受,才能精确捕捉一个光子,想想手电筒的光就只能呵呵了。
有人做过一个模型测算,人类肉眼1亿公里的距离就很难看到地球了,在10光年的距离就基本看不到太阳了。
相比之下,手电筒的光在宇宙中穿梭,能走多远呢?自己想吧。
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当然是继续传播啦
从光子角度来说(这样比较形象),这些光子会一直保持光速运行,直到被路线上的阻碍物所吸收。就好像一颗刚出膛的子弹,因为已经出膛了,所以子弹和枪本身就没什么关系了。
就比如超新星爆发,由于爆发时释放出极高的能量,即便距离我们数万甚至数亿光年,我们依旧能接收到光亮。就比如2006年,科学家观测到了远在2.38亿光年之外(位于英仙座的NGC 1260星系)的一次极强超新星爆发,但实际上这次爆发的时间是2006年再往前推2.38亿年的时候,差不多是恐龙刚出现的时候。
如此来说,其实光源早就消失了,但光线依旧在传播,直到2.38亿年后飞到了地球。
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能量既不会凭空产生,也不会凭空消失。这是我们认识到的最基本的规律。
它只会从一个物体转移到另一个物体,从一种形式转化到另一种形式,转移转化过程中能量总和不变,转移与转化是有方向的。
显然, 手电光依然还存在,它以光速向地球外界运动,下一秒它超出了地月系统,过了几分钟它经过了火星的轨道进入了小行星带中,然而此时的它已经“奄奄一息”了,为什么呢?因为在沿途中,许多物质都把它吸收了。最终,它将完全的被物质吸收掉,以另一种方式存在于宇宙中。
没想到吧,一团不起眼的手电筒光芒,你那么的不经意间的打开开关,那束光芒却要承受着永恒的“孤独”。
本回答由一枚游戏科幻迷原创,感谢点赞关注,我们一起科幻想象、畅游宇宙!予人玫瑰,手有余香!
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只要打开手电筒朝着天空照射,不管是一秒,还是一毫秒,或者是更短的时间,手电筒所发出的光将会继续传播。除非光与其他物质发生碰撞而被吸收,否则它们将在宇宙中永不停歇地行进。
每当打开手电筒时,就会有光发出。而关闭手电筒时,光似乎就会随之消失。由于这样的现象,使得一些人误认为手电筒关闭之后,先前发出的光真的消失掉了。
事实上,手电筒关闭之前发出的光并没有消失,而是以光速(接近每秒30万公里)在空间中传播。只要无所阻挡,这些光就能一直存在下去。我们想要看到东西,就需要有光进入眼睛才行。但那些已经发射出去的光不会进入人的眼睛,所以我们是无法看到的,这就导致一些人误以为光消失了。
在手电筒朝天照射时,我们可以看到亮光,这个原因在于光被空气中的粒子所散射,其中有部分光进入眼睛中,所以我们能够看到手电筒的亮光。但如果是在真空的太空中,拿着手电筒向前照射,光不会被散射到人眼中,所以我们无法看到手电筒发出的亮光。
总之,只要没有被物质吸收,发射出去的光就会一直传播下去。关于这一点,可以来看下宇宙中的实际情况。
在宇宙诞生大约38万年后,宇宙开始产生第一缕光。经过138亿年后,宇宙的第一缕光至今仍然在宇宙中传播。只是它们的波长已经随着空间膨胀而拉长至微波波段,所以我们无法用肉眼看到,只能通过射电望远镜来接收,这些光如今被称为宇宙微波背景辐射。
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我们对着天上照射的光,虽然在关闭手电筒之后看不见了,但仍然存在。我们之所以看不见,是因为它的方向并不指向我们。
换句话说,你无法在远处看到光。当你看到时,它已经近在眼前了。
几年前麻省理工的科学家,曾经成功拍摄到了光行进的过程:
很明显,光在「手电筒」关闭之后,仍然继续向前。
(注意,这里虽然是在远处拍到的,但看到的实际是散射了的光线,所以前面说的其实没有问题)。
这个实验是多次曝光的结果,也就是上面两张图中的光子,其实并不是一个,而是好几个,但曝光时间不一样。因为这样控制起来会容易得多。如果要控制摄像机,均匀的拍摄动画,那难度就大得多了。
回到题主的问题上,答案很简单:关闭手电筒之后,光仍然会继续向前传播。你之所以看不到,是因为你不在光行进的路上。
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有人说关闭了手电筒,光还在继续向前传播,意思是关闭电筒,光还是存在的,继续向宇宙传播!我可以这样简单粗暴的理解吧。那么,在一个不大的密室内,室内的墙面地面顶面全部贴上镜子,我们拿着手电筒,斜着对墙面进行照射,我相信这个屋子里会立即充满光线,这时候我关闭手电筒,是不是这些光还会继续传播,导致密室内还是充满着光线?还是密室立即回复黑暗状态?
我想起这样一则笑话,一群博士专家讨论一滴水从万米高空坠落,砸到人的脑袋瓜子上会怎样,这些人开始了科学的论证,从加速度到距离开始论证结果是能轻易的击碎人的脑壳~一大爷路过说了一句,你们见过下雨吗?
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