七七影院色七七_免费观看欧美a一级黄片_亚洲综合久久久久久中文字幕_国产999999在线视频免费观看,国产小视频无码,国产精品亚洲日日摸夜夜添,女人高潮潮叫免费网站,久久影院国产精品,日韩成人在线影院,欧美囗交XX×BBB视频,色在线综合高清

機械社區(qū)

標題: 用激光筆射向夜空,如果關(guān)閉開關(guān),,先前發(fā)射那束光還會在宇宙中嗎 [打印本頁]

作者: twq19810302    時間: 2022-12-20 10:42
標題: 用激光筆射向夜空,,如果關(guān)閉開關(guān),,先前發(fā)射那束光還會在宇宙中嗎
本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-20 10:44 編輯 * @( @& z# G( @+ N9 V$ g* E

- M+ U: v( U" C2 P
先做一個開篇提問:用一支激光筆射向夜空中,,當你關(guān)閉開關(guān)的瞬間,,先前射出去的那束激光還會在宇宙中傳播嗎,?(文末解答)

" z4 k, }' t+ O1 a3 M. }( \
光的本質(zhì)是什么,?
為什么同樣一束光可以穿過玻璃,卻不能穿過我們的身體或者墻壁,,光在穿過玻璃而過的過程中,,玻璃里發(fā)生了什么?鏡子為什么可以反射光,?光子沒有質(zhì)量,,為什么光會產(chǎn)生光壓?沒有質(zhì)量的光又為什么會被黑洞吸引,?光照射在太陽能板上為什么會產(chǎn)生電流,?
. Q' U6 ]' c) l: R3 E: v4 A! b
這一連串的為什么或許我們沒有去了解過,今天我們就來探究一下,,光到底是什么,?

% Y, q* I# k$ R+ N( X
光粒子說
1638年,法國數(shù)學家皮埃爾·伽森荻(Pierre Gassendi)提出物體是由大量堅硬粒子組成的,。

8 y: ^3 n0 `0 N& o8 p
并在1660年出版的他所著的書中涉及到了他對于光的觀點。他認為光也是有大量堅硬粒子組成的,。牛頓隨后對于伽森荻的這種觀點進行研究,,他根據(jù)光的直線傳播規(guī)律,最終于1675年提出假設(shè),,認為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒,,在均勻媒質(zhì)中以一定的速度傳播。微粒說很容易解釋光的直進性,,也很容易解釋光的反射,,因為粒子與光滑平面發(fā)生碰撞的反射定律與光的反射定律相同。
3 u" b, y2 r( q: V

) L7 p, V4 j/ j: o3 v' r

光粒子說示意圖

* s6 g  ^7 a! i  N

4 d* u  ^7 K# S# b7 B9 s: }

光的反射現(xiàn)象

" Q6 M/ w9 Z& m6 }
然而微粒說在解釋一束光射到兩種介質(zhì)分界面處會同時發(fā)生反射和折射,,以及幾束光交叉相遇后彼此毫不妨礙地繼續(xù)向前傳播等現(xiàn)象時,,卻發(fā)生了很大困難。

8 G% T5 o1 ^: q( O* f. k

7 g6 s) z/ r0 `* c% o

同時折射與反射

2 K" g1 K7 V# y7 C. n) A2 I, k' r

- S% C. ]2 h% |' Z. v1 `, d5 |+ Y- S

互不干涉現(xiàn)象

; J- P* P" _. U9 \( h2 g7 V
不是粒子那是什么呢?

9 l, K& b+ |3 m- B- |
電場
帶電體周圍存在著一種特殊物質(zhì),,那就是電場,。記住,它是一種物質(zhì),,是一種特定的存在,,是用眼看不到的,但可以感覺得到的存在,。不信的話,,可以伸手試試!比如下圖的靜電場,。我們用眼睛看不到,,但是我們的頭發(fā)卻很“誠實”。

8 x* T% _' N8 Z
19世紀30年代,英國科學家法拉第提出了“電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場”這一觀點,,隨后物理學理論和實驗不僅證實了法拉第的這一觀點,,而且證明了電場是一種客觀存在的物質(zhì)形式。電場是看不見,、摸不著的,,為了形象地描述電場中各點電場強度的大小和方向,法拉第還引入了電場線的概念,。
9 b6 A+ B3 q2 N
/ R* u8 R% ]& }4 f( F6 ^
5 K( Z: y$ K7 y2 V* E: Q2 V/ J+ c
對比一下上圖,,我們的頭發(fā)是不是形象地詮釋了電場線的存在?
' B2 ]" `7 n  r& N& A; F4 X$ D
電場這種物質(zhì)不是由微觀粒子構(gòu)成的,,它既不是分子,,也不是原子,但它確實是存在的,,不但有大小,,而且有方向。若把一個帶電的粒子放在它的周圍,,帶電粒子就會受到力的作用,,這個力就是電場力。

1 n6 e4 ^3 H3 U3 Z& x0 W) _
磁場
磁場是一個物理概念,,是指傳遞實物間磁力作用的場,。磁場是由運動著的微小粒子構(gòu)成的,在現(xiàn)有條件下看不見,、摸不著,。磁場具有粒子的輻射特性。磁體周圍存在磁場,,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的,,所以兩磁體不用在物理層面接觸就能發(fā)生作用。
: c' c# y4 z9 }$ F+ D4 P

磁鐵的磁力線


* M( I( X  B4 N# o
磁鐵為什么會產(chǎn)生磁場?簡單的說就是磁鐵這種物質(zhì)的每個四氧化三鐵分子所產(chǎn)生的分子電流在整體上是高度有序的,,導致整塊磁鐵產(chǎn)生了磁性,。
分子電流又稱“安培電流”。分子或原子中由電子運動所形成的電流,�,?捎靡哉f明物質(zhì)的磁性。

, b% x1 {, G# [% \9 F

+ R( u& Q8 _7 s! _$ [7 ^
; M- h7 X. J6 U" Q+ @) a& g  p, I
關(guān)于物質(zhì)磁性本質(zhì)的假說,。由安培于1821年提出,。他觀察到通電螺線管有像磁體一樣的作用,認為一切磁現(xiàn)象的根源是電流的存在,。磁性物質(zhì)的分子中存在著回路電流,,稱為分子電流,分子電流相當于基元磁體,。物質(zhì)的磁性就決定于物質(zhì)中分子電流對外界的磁效應的總和,。分子電流與導線中通過的宏觀電流是有本質(zhì)區(qū)別的,安培的假說把永磁體產(chǎn)生的磁場與宏觀電荷運動產(chǎn)生的磁場統(tǒng)一了起來,。安培的假說與現(xiàn)代對物質(zhì)磁性的理解是相當符合的,,所以仍被采用。根據(jù)安培假說,,基元磁體兩個磁極對應于圓形電流的兩個面,,顯然這兩個面是不能單獨存在的,由此很容易解釋磁體的N,、S兩極不能單獨存在的原因,。
! F9 `8 y( ]8 A/ p. Y/ j, x- M
; v) V$ u/ U- ?1 Y: `; Y

( h6 B+ a7 @+ v5 Q3 j
電磁場與電磁波
我們知道了電場,也知道了磁場,,這兩個東西在一起就創(chuàng)造了一個叫電磁場的東西,。打個比方,電磁場就像一汪平靜的湖水,,突然有人扔了一顆石頭進去,,就形成了水波向遠方傳播開,你在湖東岸扔的石頭,,最終水波會傳到湖的西岸。
6 L" h: x) M3 I; C/ Z1 I

# E, S" E/ B7 W: P9 O5 ^
電磁場的向外傳播就形成了電磁波,。電和磁能相互轉(zhuǎn)化,,按中學物理教科書的說法,即是交變的電場能產(chǎn)生磁場,,交變的磁場又能產(chǎn)生電場,。讓我們想象一下,電場產(chǎn)生磁場,磁場產(chǎn)生電場,,然后電場又產(chǎn)生磁場,,無限循環(huán)下去,電場和磁場就會以波的形式向外傳播出去,。
" `: _$ [- i: _5 d) C$ j8 k/ ]' [
( a4 D/ R- }/ U/ K$ ~8 Y

電磁波示意圖

# f' c8 r/ X2 m0 M* M' \' O
電磁場包含電場與磁場兩個方面,,分別用電場強度E(或電位移D)及磁通密度B(或磁場強度H)表示其特性。按照麥克斯韋的電磁場理論,,這兩部分是緊密相依的,。電磁波的傳播速度與光速相等。
0 _, S0 T9 w1 u$ l: @

! ]9 V6 |+ w0 H
電磁波是能量傳播形式的一種,,凡是高于絕對零度的物體,,都會釋出電磁波。且溫度越高,,放出的電磁波波長就越短,。

. D2 R5 O& I$ H: B" h/ ~3 c
光是電磁波的一種
寫到這里,我們揭秘光的其中一種比較主流的解釋,,光屬于一種電磁波,。只是我們?nèi)祟惗x頻率在380~750兆赫,波長在390nm - 780nm(納米)之的電磁波叫做可見光,,而對于動物來說,,它們眼中的光和我們大不同。

9 x) H( _- r' {) l

' ~& D! ^8 @( f( V& v1 E9 I' G

電磁波譜表-可見光波譜

5 C2 D5 J$ `) W) }. Z0 H0 d! m
比如動物中的北美馴鹿就是能看到紫外線的佼佼者,。它們眼中的蘑菇可能是這個樣子的,。
& X4 Z( a( F* u
" [- `* i) Z7 L! U) Z

: w+ a$ q" ]! Q5 b! e8 s$ ?9 H
馴鹿每年都會遷徙,在遷徙過程中,,他們依靠紫外線,,分辨地衣,地衣是他們遷徙途中的主要食物,。利用紫外線,,他們還能分辨出食肉動物的尿液和白雪,因為尿液吸收紫外線,,而白雪反射紫外線,,這使得馴鹿可以避免偶遇食肉動物。再比如蛇,,它們能感知紅外線,,并非通過眼睛,而是通過熱窩結(jié)構(gòu),,然后在大腦中AI出獵物的紅外影像再與視網(wǎng)膜圖像疊加,。

* U! |6 d: Q; a3 S

$ S0 q7 ~; V- l% R; s
, ~' [+ h% g  E& {- p8 U  `# O4 T
而對于短波收音機來說,,它們“看到”的“光”是波長10~100米的電磁波。而假設(shè)人類眼睛能看到4G發(fā)射臺發(fā)出的電磁波,,我們站在高處將會看到這樣的景象,。
7 B5 b6 g. G) U1 c# @
) b6 L+ O& K, @

3 `1 g5 C7 U. z/ U
如果光是電磁波的一種,那么來解釋一下玻璃為什么是透明的,?這個問題應該問成,,玻璃這種材質(zhì)在可見光范圍內(nèi)看起來為什么是透明的?因為有些電磁波在穿過鋼化玻璃時信號會衰減得很厲害,,那么對這些波段來說,,玻璃就不是透明的,而是類似毛玻璃的效果,。

8 J; w2 N! `8 V  E- x
鏡子的制造原理其實很簡單,,就是在透明的玻璃表面鍍一層不透明的金屬膜(現(xiàn)代制鏡通常是鍍銀),使其表面能夠成像,。那么,,為什么玻璃透明而金屬不透明呢?

9 a8 X3 y! z3 p( d3 d0 N
簡單來說,,玻璃之所以透明是因為它無法吸收可見光,,而金屬不透明是因為它吸收了可見光。這個道理聽起來很容易理解,,那么,,決定物質(zhì)能否吸收可見光的因素是什么呢?

( z/ J4 e; U( @$ T! b+ d

  V- u1 M0 ]1 s( j) R6 X7 Q$ \6 S$ l
可見光作為一種電磁波,,本身是含有能量的,,因此,物質(zhì)原子中的電子可以借助可見光的能量進行躍遷,。不過躍遷能否成功,,還要取決于這種物質(zhì)中電子的活躍度。比如金屬,,金屬容易成為導體說明其中的電子比較容活躍,,當可見光照射到金屬表面,其中所含的能量馬上被金屬中的電子吸收,,光線能量迅速衰減,,使得金屬看起來不透明。而玻璃是絕緣體,,說明其中的電子不活躍,,所以光波的能量不會被電子吸收。就從玻璃介質(zhì)中傳播過去了,。
" o  J# z. Z. G. r" Z2 x! a* H

$ I' q( s$ `1 s: p! W. {% a4 i* I+ R: ^& T5 f0 _* M8 G5 `( z; e
金屬都是以金屬鍵結(jié)合而成的金屬晶體,金屬原子以最緊密堆積狀態(tài)排列,金屬內(nèi)部有自由電子,它的運動范圍是整塊金屬,當白光照到金屬表面時,自由電子能吸收所有波長的光,隨即又反射出來,因此絕大多數(shù)金屬(除金呈黃色,、銅呈赤紅、銫呈淺黃,、鉍為淡紅,、鉛為淡藍以外)都呈現(xiàn)銀白色光澤。
* Z3 [$ N- i! C7 x/ Z/ e
不過,,金屬的這種不透明,,是基于可見光的能量條件(不同波長的電磁波能量也不同)。如果改變這個條件,,情況就會發(fā)生變化,。
我們知道,可見光是電磁波中波長范圍在400~800nm的部分,。除了可見光,,電磁波中還有其他為我們所熟知的部分,比如微波爐所使用的微波,,其波長范圍是1mm~1m,;還有醫(yī)院用來檢查身體的X射線,其波長范圍是0.01~10nm,。
3 ^- @4 l" R( t# B; p0 N" \
在可見光狀態(tài)下,,我們的身體是不透明的,我們不能透過皮膚和肌肉看清體內(nèi)的骨骼和器官,;但是在X射線條件下,,肌肉和骨骼吸收X射線的能力不同,我們可以通過X射線,,清楚地看到骨骼和器官,。

% D( }6 j; g5 K9 G+ B* z5 ?
) {7 d2 z& u& Y& @* n

X光照片


, z8 p/ z* y5 @
因此,假設(shè)存在一種射線,,連金屬中電子躍遷所需的最低能量都無法達到,。那么,在這種射線條件下,,金屬就是透明的,。或者我們也可以嘗試把金屬打磨到無限薄,薄到其中的電子含量可以忽略不計,。在這種情況下,,金屬吸收的能量非常有限,即便受到可見光的照射,,看起來也有可能是透明的,。
$ ?$ s# z2 l" Y: d8 Z4 `, n
有透明的金屬嗎?
5 W8 n3 a$ C9 B, R, C2 U
目前有一種材料,,兼具透明和導電的特質(zhì),,常被應用于手機和平板電腦屏幕,,這種材料就是ITO,即氧化銦錫,。

& w# s2 g" r/ [7 x
氧化銦錫是一種半導體,。半導體中的能帶不是連續(xù)的,能帶和能帶之間存在著能量差異,。因此,,與金屬中的電子相比,半導體中的電子需要吸收更多能量才能完成躍遷,。
" h/ p* w  d  S/ G
為了在高空防止風擋結(jié)霜,,客機風擋上會涂抹一層氧化銦錫薄膜。氧化銦錫既能導電又透明,。
) v. f- y& F/ G4 w4 o) f+ J
1 R. Y0 I7 `2 R- v

氧化銦錫薄膜在可見光下出現(xiàn)干涉彩虹


; \- k8 B+ e, R/ Q
光電效應
1 l& ]6 A+ c& ^7 _8 m& b0 C; u

4 O4 t7 e: R( E2 `. Q1 T9 w
圖片是中國空間站上的太陽能帆板,,是把光變成電的裝置。光電效應是物理學中一個重要而神奇的現(xiàn)象,。在高于某特定頻率的電磁波照射下,,某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后逸出而形成電流,即光生電,。光電現(xiàn)象由德國物理學家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn),,而正確解釋這一現(xiàn)象的人是愛因斯坦�,?茖W家們在研究光電效應的過程中,,物理學者對光子的量子性質(zhì)有了更加深入的了解,這就導致光只是電磁波的說法受到了挑戰(zhàn),。

1 h0 z- F2 O8 }

# J1 x0 M: v# j

讓科學家絕望的光雙縫干涉實驗


7 q8 `% }: O! b
光電效應里電子的射出方向不是完全定向的,,只是大部分都垂直于金屬表面射出,與光照方向無關(guān),。光是電磁波,,但是光是高頻震蕩的正交電磁場,振幅很小,,不會對電子射出方向產(chǎn)生影響,。

- ~, Q& A. [" L) v0 U0 A, O
光電效應說明了光具有粒子性。相對應的,,光具有波動性最典型的例子就是光的干涉和衍射,。到這里科學家只能認為光同時具有粒子性也同時具有波動性。稱為光的波粒二象性,。
5 o) ]& t) X8 N6 N- l2 l
光的最新解釋-光量子說
光量子假說的主要觀點:光子是光線中攜帶能量的粒子,。一個光子能量的多少與波長相關(guān), 波長越短, 能量越高。當一個光子被物體的分子吸收時,就有一個電子獲得足夠的能量從而從內(nèi)軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的分子就從基態(tài)變成了激發(fā)態(tài),。光子具有能量,,也具有動量,,更具有質(zhì)量,按照質(zhì)能方程,,E=MC^2=HV, 由于光子無法靜止,,所以它沒有靜態(tài)質(zhì)量,而具有相對論質(zhì)量,。
& S8 N- g- Q9 Q
光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子,是一種規(guī)范玻色子,。光子是電磁輻射的載體,,而在量子場論中光子被認為是電磁相互作用的媒介子。與大多數(shù)基本粒子相比,,光子的靜止質(zhì)量為零,,這意味著其在真空中的傳播速度是光速。與其他量子一樣,,光子具有波粒二象性:光子能夠表現(xiàn)出經(jīng)典波的折射,、干涉、衍射等性質(zhì),;而光子的粒子性則表現(xiàn)為和物質(zhì)相互作用時不像經(jīng)典的粒子那樣可以傳遞任意值的能量,,光子只能傳遞量子化的能量。對可見光而言,,單個光子攜帶的能量約為4×10-19焦耳,,這樣大小的能量足以激發(fā)起眼睛上感光細胞的一個分子,從而引起視覺,。除能量以外,,光子還具有動量和偏振態(tài),但單個光子沒有確定的動量或偏振態(tài),。

; _+ @& j; w+ c0 e7 u3 x6 t2 v, e
光沒有靜態(tài)質(zhì)量,,但是有相對質(zhì)量,所以光可以產(chǎn)生光壓,。太陽光帆飛船就是這個原理,。

  ]8 O8 E. a2 G1 Y5 z. z  ^0 d

太陽光帆飛船


7 W& }1 K6 z, t  _
光沒有質(zhì)量為什么會被引力彎曲,甚至逃不出黑洞,?因為光所傳播的場被引力彎曲了,,所以光就跟著彎曲了,光好比在公路上奔馳的汽車,,路如果轉(zhuǎn)彎了,,車也一定會轉(zhuǎn)彎。
! k4 W" Y: C. u8 L  }( q1 T. d
1 Q! ?" U/ F. S; j+ D% N

& ~3 I! l% `1 J& G

引力陷阱


3 N9 ?$ g' S: o. J
梵觀點:今天寫的有點多,,因為光到目前為止人們都沒有完全搞懂它的本質(zhì),。開篇的問題“用一支激光筆射向夜空中,,當你關(guān)閉開關(guān)的瞬間,先前射出去的那束激光還會在宇宙中傳播嗎,?”回答是:按光量子說,,會存在的,并且一直在宇宙中傳播,,直到被其他星體或者物質(zhì)吸收了,。

; Q. T  A) u( b1 n: S
比如我們現(xiàn)在的夜空,很多光線是從百億光年外傳到地球的,,現(xiàn)在那個地方,,那顆星星可能早已經(jīng)不在了,但是連續(xù)發(fā)出來的光還一直都在,!

# |. Q1 ^3 ]  _4 n3 \) v
作者: zjhcnsod    時間: 2022-12-20 15:11
量大料足- R8 M8 C$ R. w

作者: 大白小白    時間: 2022-12-21 07:07
X光圖經(jīng)典
作者: 武漢老虎    時間: 2022-12-21 07:43
科技前沿
作者: 平凡yjr    時間: 2022-12-21 07:55
厲害




歡迎光臨 機械社區(qū) (http://97307.cn/) Powered by Discuz! X3.4