科学光的命运,当关闭手电后,光线将直达宇宙边缘,但它永远追不上!


曾经我们都用手电朝着天空打过光 , 现在有了一种叫做指星笔的东西 , 它的指向性极强 , 可以清晰的看到极光在大气层中留下的绿色轨迹 。 但是当我们关闭电源后 , 这束光去哪了呢?会不会有一天照射到宇宙的尽头?
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光到底是什么性质
光应该是人类对自然界现象的第一个认识 , 毕竟生下来睁开眼就感受到光 , 可能也有朋友会说是空气或者声音 , 大概也差不多 , 不过要说明下的是真正的呼吸是打屁股之后的啼哭 , 此时肺叶才会打开!
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小孔成像是人类对光的第一个科学认识 , 因为发现了光的直线传播现象 , 而早期对于眼睛视物原理认识的不足 , 曾经以为是眼睛中流出的“光”到了物体 , 然后再返回 , 但其实刚好相反 , 只有物体反射的光进入到眼睛 , 被视网膜感光细胞感知 , 人才能感受到物体的形状 , 根据经验判断大小与距离等等!
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牛顿的光与波粒二象性
牛顿是一位光学巨匠 , 他的三棱镜实验将光分解成七色光 , 这是不同波长的光在介质上折射率不一样而将其分解成七色 , 其实还有更多 , 比如紫外和红外 , 当时不知道而已!不过这么明显的光的波特性 , 当时牛顿还支持粒子说 , 而从牛顿时代开始 , 光的波粒大战延续了将近350年!无数科学家为之奋斗!耳熟能详的大佬就有:
1801年 , 托马斯·杨的光的双缝干涉实验无可辩驳的证明了波动说1819年 , 菲涅尔以圆盘衍射和泊松亮斑再次证明了光的波动说1850年 , 傅科对于光速的测量 , 发现水中的光速低于真空中的速度 , 再次证明了波动说 。 1865年 , 麦克斯韦方程组发布 , 预言光是电磁波的一种 。 1905年 , 爱因斯坦发表光电理论 , 证明光是粒子 , 同年发布狭义相对论 , 证明光速不变!
此后二十几年里 , 量子论快速发展 , 光的波粒二象性以及电子的波粒二象性逐渐被接受 , 但可能很多朋友能接受光的波粒二象性 , 但电子是个波?就像当年科学界难以置信一样 , 仍然无法相信电子居然也是个波!
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光是怎么产生的
光是从哪里来的?这确实是个问题 , 不过这个问题在波尔的半量子化原子模型出来后 , 事情差不多就解决了 , 尽管当年很多科学家已经摸到了黑体辐射的源头 , 但像波尔这样明确辐射来自电子的跃迁和跌落发出辐射的 , 还是头一遭!尽管波尔的半量子化原子模型并不准确 , 但已经解决了光子来自哪里的问题!
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核外电子在低轨道上吸收能量后会跃迁到更高的轨道 , 但并不稳定 , 会重新跌落回低轨道 , 在这个过程中就会释放出一份能量 , 这就是光子的来历 , 前文麦克斯韦已经预言光是电磁波的一种 , 而光子释放的能量有高低 , 会从电磁波段一直到X射线!而伽马射线则是激发态的原子核释放出的伽马射线光子 。
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不同的辐射波段
在电磁波所有波段中 , 伽马射线的能量最大 , 破坏力也最强 , 穿透力杠杠滴 , 所以屏蔽它也比较困难 , 需要厚厚的混凝土才可以!
从指星笔中射出的光 , 能到宇宙尽头吗?
无论是手电筒或者是指星笔中射出的光 , 从理论上来看它都是能到达宇宙尽头的 , 但实际上却是不能 , 为什么会是这样呢?