白天将光装进袋子里,晚上打开怎么不见了,它到哪里去了?( 二 )
各种材料的反射率
理论上没有对光或辐射100%吸收或反射的物质 , 也就是说任何物体(除了黑洞)都不可能将光全部“贪污”掉 。 在宇宙空间 , 除了黑洞 , 天体物质都会反射光 , 而光源就是恒星 。 我们地球的反射率约为35% , 月球反射率约58% , 金星、火星、木星都有很强的反射率 , 因此 , 皎洁的月光才会千里共婵娟 , 我们才能够看到那些本来不发光的行星 。
文章图片
反射有漫反射和镜面反射之分 。 所谓漫反射就是一个物体表面不规则 , 凹凸不平很粗糙 , 这样光照射在上面反射方向就分散了 , 因此在一个角度看到的光就没有镜面反射的亮 , 但同样材料的漫反射和镜面反射总反射率是一致的 。
人眼分辨物体 , 主要依赖于漫反射 , 不同的漫反射才让不同的物体显出原形 , 如果完全是镜面反射 , 就难以分辨这个物体的样子 。 反射率越高 , 被吸收得就越小 , 光就能够越久时间保留 。
文章图片
在常见金属中 , 根据不同波段的光 , 反射率最高的是银 , 反射率可达98~99%;其次是铜 , 可达60~98%;再次是金 , 可达47~98%;再就是铝 , 可达86~92% 。 其中银和铝对可见光全波段反射最均衡 , 因此一般制作镜面涂料都采用银或铝 。
家庭常用的镜子一般是用铝作为反光材料 , 由于玻璃加工工艺以及铝的纯度都不可能做到完美 , 再加上玻璃透射率约90% , 日常镜子反射面都在玻璃后面 , 这样光通过玻璃一进一出就损失了20% , 即便全部反射回来也只留下80%了 。
文章图片
因此常用的镜子反射率只能在75~85%之间;而用于望远镜以及高科技行业的镜面会采用银为反光材料 , 且不通过玻璃透射 , 加工工艺精度更高 , 这样反射能力可达95%以上 , 顶级科研仪器反光能力可达98%以上 。
世界最高反射率的镜面
据报道 , 美国加州大学伯克利分校一个科学家团队 , 研发了一种纳米镜子 , 这种镜子已经不用银作为反射面了 , 而是采用一种厚度只有0.23μm的高科技纳米材料 , 其反射率可达99.9% 。
文章图片
美国麻省理工学院一个科学家团队也曾在《自然》杂志发表论文 , 宣称创造了一种“完美镜子” , 其反射率接近100% , 而过去主流太阳光伏发电的反射镜反射率只在94%左右 , 如果用这种“完美镜子” , 可以大大增加发电能力 。
但这种镜子接近100%的反射率有多接近呢?而伯克利团队研究的99.9%反射率的报道还在其后 , 大概还没有达到这个指标吧 。 问题是即便有这么高反射率的镜子 , 人们又如何做成一个无隙缝的容器 , 又如何能够将光装进去呢?
文章图片
也就是说 , 即便做成一个完美的容器 , 你要装进去的光怎么进去呢?又怎么能够观测呢?因为一旦你能够观测里面的光子 , 就说明它跑到你眼睛里了 , 就有损失了 , 这个容器就“漏了” 。
假设1个最高反射率无隙缝容器装上光
我们假定用具有100%反射率的材料 , 制作成一个无隙缝完美的密封容器(注意 , 不是口袋) , 然后无损失地注射一束光进去 , 里面的光无论怎么碰撞都无法吸收也无法逃逸 , 这样 , 容器的光就可以保存在那里了 。
文章图片
但这只是美好的愿望 , 世界上没有这么完美的事情 , 如果有哪位高手能够设想出这个装置 , 哪怕是思维实验 , 我想他也将得到诺贝尔大奖 。
为了满足一些朋友的想象 , 现在我们假设有这么个无隙缝容器 , 又可以无损失地装进一束光 , 容器内壁反射率能够达到99.99% , 我们简单计算一下 , 这束光能够在容器里装住多久呢?
文章图片
假定这个容器内径为1米 , 我们现在来装太阳光1秒钟 。 已知太阳垂直照射地球的辐射能σ=1.4×10^3J/(s·m^2) , 可见光所占的能量η=45% , 可见光的波长约380nm~780nm , 根据单光子能量=hc/λ(λ为波长) , 可得出1个可见光子能量在2.55*10^-19~5.23*10^-19J 。
我们折中一下 , 按平均能量3.89*10^-19J计算 , 每平方米接受太阳光垂直照射1秒 , 有可见光光子约1.6*10^21个 , 即使这个容器六面都得到同样的直射光子 , 加起来也就约9.7*10^21个 。
- 10条关于大白鲨的冷知识,幼鲨在母亲子宫里就开始互相残杀
- 河北安新第一富豪:白手起家,打造多元化大型集团,身家42亿元
- 张红雷:为什么说周期型行业与科技型行业是白送钱的行业。
- 售价堪比黄金,长在白蚁窝里的菌类,挖到的人为何不愿卖?
- 小白办卡最强攻略:3个技巧成功申请大额信用卡!
- 重庆发现冰雪大溶洞,洞中地上满是白骨,一场乌龙大案浮出水面
- 破案了?马航370失联7年后真相大白,法国女记者关键内幕指向美国
- 激活资源资产规范产权交易——白水县农村综合产权交易中心典型案例导读:2017年10月份|白水县农村综合产权交易中心典型案例
- 贵州守棺人:白天去搬砖,晚上住洞穴看守567具棺材,月薪300元
- 八大券商主题策略:锂盐冬季供给收缩、锂资源全球竞争白热化!核心标的全梳理