理论上可行,但现实上不可。
理论上,若是有百分之百反射的镜面,且这个密屋又十分完美,那光子被封锁在这个密屋里就会永远存在。光子就像挺不住的小孩,一出生就以每秒30万千米的速度不断地直线活动,这样,光子就像一个乒乓球,在密屋反光的墙壁上不竭碰撞,弹来弹去永不断歇。
但这只是一种抱负状况,要达到这种抱负状况,必需有几个前提:
1、屋内接触光子的材料必需达到对光的100%全反射;2、屋内连结绝对真空;3、这个密屋必需十全十美,没有一丝隙缝。在我们这个并非抱负的宿世界,这种完美的抱负前提存在吗?
不存在。因为这个宿世界上只有理论上的全反射,没有现实全反射的物质;并且这个宿世界也没有绝对真空的处所,宇宙中最真空的处所每立方米也不少于1个粒子,因而密屋无法做到绝对真空;密屋要做到一丝隙缝也没有更非易事。
为了弄清这个问题,我么先来领会一下光的接收和反射。
可见光是电磁波谱的一个频段或者说波段,波长在380nm~760nm之间。在所有的电磁波谱中,有比这个频段波长长良多的无线电波,还有比这个波长短良多的X射线、γ射线。因为电磁波的传递前言都是光子,是以某种意义上都可以说是光波,只不外可见光被人眼看见,其他的光无法被人眼看见罢了,如X射线(又叫X光)。
这些光因为频率和波长纷歧样,能量纷歧样,是以穿透力也纷歧样,被反射、衍射、接收的成果也纷歧样。好比很多物质对可见光不透明,就是因为可见光被这些物质反射和接收了,X射线、γ射线就可以透过更多的物质,是以杀伤力就更强。
此刻我们只讲可见光。
所有物质对可见光都有接收和反射能力,因为这个宿世界上既没有对光全反射的物质,也没有全接收的物质。我们看到的光线,是由带有能量的光子构成,这些光子碰到物质,就会与构成物质的分子、原子中的电子发生彼此感化,电子接收光子能量,就会由低能态标的目的高能态跃迁,在这个过程,会发出热,能量就发生衰减,是以跟着对物体的穿透,光子能量就会越来越弱。
可见光是一种夹杂光,大致由红橙黄绿青蓝紫等颜色构成,这些分歧颜色的光波长是纷歧样的,红光波长最长,依次变短,紫光波长最短。而分歧的物体,因为原子电子数纷歧样,能级层数摆列也纷歧样,对分歧颜色的光接收也就纷歧样。
这样某些颜色的光被接收了,某些颜色的光被反射回来了,被接收的光人眼看不到,而反射出来的光人眼就看到了,这样,人们看到的各类物质就呈现出分歧颜色。而反射率越高的物质,看起来就越接近白色。
金属对光的反射率最高。
当光照射到物体上,会耗损失落一个等离子体频率的等离子振荡,残剩能量才可以或许继续传布;当这个光子能量小于激发等离子体固有震动能量,这个光子就会被原封不动地弹开,是以光子的能量,也就是光子频率要高于物质的震动频率时,其能量才可以或许被物质接收。
而金属内部等离子体震动频率都很高,一般要达到紫外线波段的光,才可以或许被金属接收,同时释放出电子,这就是光电效应。可见光频率比紫外线频率低,是以可见光一般就会被金属反弹回来,就形当作了可见光的反射。是以,金属反射能力都很强,尤其是银的反射能力达到99%以上。
当金属处于一个不法则状况时,对光的反射表现为漫反射;若是做当作滑腻平展的外形,反射就具有定标的目的性,这就是人们操纵金属做当作反光镜的原因。
对可见光反光率比力高的有铝、银、金、铜。
但它们对光的分歧波段反射率是纷歧样的。如铝,对波长越短的光反射率越高,而银则对波长越短的光,反射率相对越低。金和铜的反射率到了可见光的短波段,反射率衰减很大,尤其对500nm以下的蓝光、紫光,反射率就只有50%摆布了。这也是金和铜对人眼呈现出分歧颜色的原因。
古代人还没有提炼出铝,固然有银也有金,但这两种金属都很珍贵,是以就将相对较廉价的铜磨光来做镜子。但因为那时锻造和打磨工艺都较低,是以铜镜照出的人影模恍惚糊,不是十分清晰,还轻易生锈,要经常打磨。后来人们发现了用水银和锡箔粘附在玻璃后面做镜子的工艺,一时风靡全球。但水银有毒,且汞和锡夹杂工艺建造的镜子并不很清楚,后来就被更好的银和铝所代替了。
现代做镜子一般用银、铝为反射面,因为银和铝的价值相差较大,一般高级镜子就用银,而民间通俗镜子用铝。但做出来的镜子反射率并不克不及完全达到银和铝的全数反射率,这是因为材料和工艺城市有欠缺。
现代镜子的反射率。
通俗镜子一般都是用玻璃,在玻璃的一面经由过程工艺镀上一层银或铝作为反光面,因为玻璃也有必然的透射率,如一般通俗玻璃的透射率约90%,也就是说光线经由过程玻璃达到后面的反光面就损掉了10%(反射和接收损掉),再加上镀膜工艺和操作瑕疵等问题,是以一般镜子的反射率就只有85~90%了。好的镀银镜子反射率可达95%以上,一般用于工业或科研的需要,如太阳能发电收集阳光的镜子等。
此刻宿世界上反射率最高的镜子达到了99.9%,是美国加州大学伯克利光电、纳米机构与半导体中间研制的一种纳米镜子,本家儿要用于高级科研活动。但这种镜子已经不是用银作为反射面的通俗镜子了,而是一种厚度只有0.23微米的高科技纳米材料,今天我们就不细扯这个工作了。
是以,宿世界上是没有达到100%反射率的镜子的,这样也就不成能有将光线永远封锁的密屋了。那么若是我们假定用99.9%的镜面做当作一个完美密屋,没有必然裂缝,且里面绝对真空,连一个粒子都没有,光可以或许在里面连结多久呢?
尝试的成果依然会令想锁住光的人们掉望。
此刻我们来幻想一下。
密屋要做得这么完美,当然是越大越难做,而越小难度就相对越小。我们假定这个密屋是一个1米见方的盒子,我们标的目的里面投放一束光,这束光的能量半斤八两一个100瓦灯胆1秒钟发出的可见光光子约10^20个。
这束光一旦释放到这个密封盒子里,就会以每秒30万千米的速度活动,也就是说每秒在这个1米大小的盒子里反射达到3亿次,因为这个反射镜面的效率达到了99.9%,是以每一次反射都耗损了0.1%,简单计较1秒钟就递减了3亿次0.1%。
我们简单计较一下就可以得知,只要递减1万次,这束光的强度就只有本来的十万分之4.5;若是递减5万次,就衰减到本来的约1/1.9*10^-22了(100万亿亿分之一)。也就是说,这束光即即是100瓦释放1秒光子,只要颠末1/6000秒的时候,早就连一个光子都没了。
1/6000秒,是人眼无法分辩的,是以若是要监控里面的光消逝时候,肉眼看到的是灯一灭就暗了,光底子就不会存在。
何况,既然是完美没有任何隙缝的密屋,这束光又怎么进去呢?人们又怎么监控里面的光呢?若是要进光和要监控,就要粉碎密屋的完美,这束光不就泄露衰减得更快吗?而更完美的密屋是球形,这样光的反射速度就更快了,就会更快地衰减没了。
不知有密屋锁光幻想的伴侣,看了以上描述,会不会名顿开呢?我的这篇文章会终结将来前仆后继不竭呈现的此类幼稚问题吗?我想未必,或许这恰是我们科普作者需要不竭尽力,并一向存在的来由吧。感谢阅读,接待会商。码字不易,若是喜好就给个点赞和存眷吧。







