手电筒向夜空照射出光子,什么时候会到宇宙尽头?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-09
在晴朗的夜晚,天上布满繁星,如果我们拿着手电筒或者激光照向天空,我们可以看到一束光柱飞向远方。如果关掉手电筒,光柱随之立刻看不见。那么,手电筒发出的光去哪里了?这些光是消失了,还是飞到宇宙中继续传播?

首先,我们能够看到光柱,是因为空气中的尘埃颗粒会让光子发生散射。手电筒关闭之后,没有光子继续进入我们的眼睛中,所以光柱马上会消失掉。手电筒发出的光除了有一部分被我们看到之外,还有很大一部分光子会一直以光速前进。

然而,即便天气晴朗,地球上还是有很多看不见的空气以及尘埃颗粒,那么,手电光会不会完全被大气层吸收掉呢?这些光子能否穿过大气层呢?关于这个问题,可以来看一下太阳光。

太空中的太阳光可以穿透地球大气层到达地表,为我们带来光和热。在穿过大气层时,部分太阳光会被大气吸收掉。在太空中,地球所在的位置,太阳辐射的强度为1368瓦/平方米。垂直到达地表之后,太阳辐射强度减弱为1000瓦/平方米,这意味着大约27%的太阳光被大气吸收掉。

因此,手电筒发出的光不会完全消散在大气中,其中一部分光子可以进入太空中。那么,这些光子在宇宙中能够传播多远?它们可以一直到达宇宙的尽头吗?

光既有粒子的性质,又有波的性质,它们是电磁波。变化的电场可以激发出磁场,而变化的磁场又能激发出电场,如此反复交替,就形成了电磁波,也就是我们所说的光。

电磁场可以存在于真空中,不需要介质,所以光能够在真空中传播。不仅如此,交互变换的电磁场不会消耗能量,电磁场建立的速度为光速。因此,光子在太空中始终以光速向前传播,在此期间不会消耗能量。光子产生的瞬间,其速度就能达到光速,它们的运动无需一个动力源。

就算光子被物体吸收,它们从某种意义上来说也不会消失。因为物体吸收光子之后,物体中的电子将会跃迁到更高能级,这种状态并不稳定,电子又会跃迁回稳定的能级,同时辐射出新的光子。

除非光子遇上黑洞,它们将会完全消失在宇宙中。根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞是一种极度扭曲的时空,其质量都集中于中心的奇点。如果光子掉进黑洞中,即便它能以光速前进,也无法逃出黑洞的扭曲时空,这也是为什么黑洞本身是完全看不见的。

但在浩瀚无比的宇宙中,空间是极其空旷的,大部分光子都不会遇到物体或者黑洞,这意味着它们可以一直在宇宙中传播,并不会凭空消失掉。宇宙大爆炸38万年后,产生了最早的光子,它们经过138亿年的时间也没有消失,如今还在整个宇宙中传播。

也就是说,当年我们用手电筒朝天照射出去的光子还在宇宙中前进。这些光子用一年的时间就能离开太阳系,进入星际空间中。如果光子朝着垂直于银道面的方向前进,它们用一千多年的时间就能离开银河系,进入浩瀚的星系际空间中。

不过,手电筒的光子永远也无法到达宇宙的尽头。这并不是因为它们的能量不够,而是因为宇宙空间正在超光速膨胀,而且膨胀速度还在加快,光子永远也无法到达遥远的宇宙。正因为如此,遥远宇宙的光子也永远无法来到地球上,那里对于我们而言永远不可见。

  • 用手电朝天上照射一秒再关了,手电光去哪了?是在继续传播吗?
    答:在日常生活中,晚上无论是你点上蜡烛还是开启电灯,只要持续翻开光源才会照亮四周的事物,所以我有时分总是以为只需关闭光源以后,光线就会立刻消逝了。正如我们小时分做的实验,当晚上我们用手电筒照向夜空,会发射出一道白光,一旦关闭电源光立刻消逝。光子是能量不会凭空消逝,而是会被其他电子 吸收、...
  • 瞄准外太空,打开手电筒,手电筒发出的光会去哪里?
    答:不过在实验的过程中也有很多困惑和问题光的频率不敢光的强度有多大,照射的地方有多远都是会产生光电效应。众所周知,地球是属于大气层弥漫了很多物质,可想手电筒发出的光也是会被这些物质吸收,甚至还会跑到地球大气层里边,然后全军覆没。当然我们也很少看到分光子就这样逃出来,对于外太空来说是没有...
  • 手电朝天上照射一秒再关了,光是继续传播还是直接消失了?
    答:‍‍光是能量,能量是不会消失的,只会转换为其它能量,我们之所以看不见,是因为光量子以光速“飞向”太空了啊,为什么看不到光柱了,因为光柱能看到是因为存在灰尘反射,关掉电源后,飞走的都飞走了,反射进来的那些光量子也早已经感应到了,因为光速很快,关掉电源的瞬间,后面的就没有...
  • 拿着手电筒照相天空,发出的光线能飞多远呢?
    答:在长大之后我们知道光速是宇宙当中最快的速度,如果我们在这一瞬间打开手电筒,笔直的照向天空之后,这束光会不会以光速在太空当中飞行呢?按照这样的速度,它是否可以到达宇宙边缘呢?通过这样的方式是否我们可以参透宇宙的秘密呢。1 2 在这个实验进行之前,科学家认为一束光的能量大小是由照射的时间所...
  • 把手电筒照向夜空后立刻关闭,光可以飞出宇宙吗?
    答:如果手电筒一直对天空照射,能不能到达宇宙的尽头呢?手电筒的光能否飞出宇宙 关于光是什么,这一问题科学家不断研究,早在古希腊年代就不断开始了对光的了解,只能简单知道光的反射原理,在使用的过程中会偶尔运用光的原理。如果把光放在物理角度上来看它,更像是某种特定的光子也有可能是粒子,是一直...
  • 用电筒朝着太空方向照射,它的光会到达哪里?
    答:我们发现最早的光来自太阳,这些光都是太阳自身爆炸产生的,光线穿过宇宙颗粒绕过星球来到地球表面,在中途的时候,很多光子会和宇宙中的尘埃发生反应,从而就停留在那里,而有些被大型陨石和星球所遮挡,最后来到地球之上的太阳光只有很少,而电筒的光芒向太空方向照射是一样的原理,会被各种物质所吸收,之所...
  • 用手电筒朝着太空方向照射,它的光会一直飞向宇宙深处吗?
    答:很多朋友可能都考虑过这么一个问题:在浩瀚的夜空中,我们打开一个手电筒,向天空发射一道光束;这道光,会不会无视所有阻碍,一直飞往宇宙的最深处呢?答案,当然是显而易见的:不会。为什么这么说呢?首先,光子在飞行过程中,虽然没有质量,但是也会不断产生能量;有能量,就会发生所谓的“红移...
  • 将手电筒射向宇宙,电筒光会到达哪里呢?
    答:于是我们的心里不免会冒出一些疑问,例如:如果我们打开手电筒朝着天空照射1秒后关闭,这道光束到底是消失了还是继续在外太空飞行,如果是后者的话,手电筒发出的光能否飞到宇宙边缘?在讨论这个问题之前,我们有必要先来简单了解一下光到底是什么。在1887年的时候,著名物理学家海因里希.赫兹(他首次证明...
  • 对天空亮一下手电,明天光会不会出太阳系了?
    答:如果按照常规的思维来看,手电照一下天空,光线是出不了地球的。手电的光强度有限,且手电的光不是平行光源,会成一个圆锥形散开。这样手电它所发射的光会快速地散开,且被稠密的大气层折射和吸收,即便少数光子穿过障碍逃出地球,还需要面临星空中各种陨石和行星的阻挡。基本上可以认为光线出了地球,就...
  • 手电照射天空一秒后关闭,光线会继续传播吗?
    答:如果是晴天或是晴朗无云的夜晚,手电筒发出的光芒是可能会有部分冲出地球大气层的,那部分冲出去的光,会以光速向着宇宙空间中前进,在前进的过程中,同样也会遇到一些星际物质、尘埃或大的天体,这些都会给光子的继续前进带来阻碍,终归是会被吸收掉的,可能会有极少一部分的光子,它们很幸运没有被吸收...