把手电筒朝着太空方向照射,它的光会一直飞向宇宙深处吗?
这个问题解释清楚也不难,如果是在绝对真空中,手电筒只要一打开,在30万公里以外的地方就能看到手电筒发出去的光,光在真空中的传播速度是30万公里每秒,且不会衰减。
夜晚,找一个光线不太亮的区域,打开手电筒射向空中,你会发现这么如下现象:
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1、光线中可以看到很多明亮的跳动的小颗粒
解释:实际宇宙并不是绝对真空,我们生活的地球表面有大气层,更不是真空,有空气、尘埃、雾霾等物质。
2、光线传到一定距离就看不到了,也就说光线传播的距离其实很有限
解释:光线本质上是电磁波,具有波粒二象性,从光电效应就可以看出,光子具有粒子的性质,且光量子具有动能,光量子照射到光电材料表面后,就会将光电材料中的电子打出来,就检测到了电子,这个过程中光量子也损失了能量。
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这种带有能量的光量子照射到太空中的尘埃同样也会损失掉一部分能量,光源的发出电磁波的能量可以表达为E=nhv;其中n代表光量子的份数,与光远强度有关,h是普朗克常数,v代表光量子的频率,与光量子的能量有关。
当光源越强对应的n也就越大,因为就越难全部损失掉,穿透力也就越强,那么光量子自身的能量会减少吗?当然也会减少的,这个对应光量子频率v的变化,能量减少时v会减少,波长会变长,由于恒星自身运动或者引力的影响就有可能使得光线频率小,波长边长,原本可见光,红移到红外线波段,从而就“消失”了。
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当然手电筒发出的光衰减不需要用到红移来解释,但红移可以用来解释为啥我们无法看到遥远的天体。
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