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逃逸的光

不知你有没有想过光究竟有多快?光又是怎么进入我们的世界里——我们的眼球中的?

今天就让我们一起来见证这一具有历史性的时刻吧!在《光的波粒二象性》我提到过1676年丹麦天文学家罗默(1644—1710)利用了地球与木星这两大行星的物理性质测量出光速约为30万千米每秒。

不是都说光速具有不变性吗?也即无论你以多快的速度去观察光只要不是接近光速或光速那么光就会相同的速度远离你——这在近代光学史上已经被证实了。也就是说就现在的科学水平来讲光速不变性是毋庸置疑的公理。那么,光速在介质中传播又为什么会改变自己的速度呢?

如果你把光在介质中的速度当作光速,那么你会南辕北辙的笑话。因为光速的定义是:光在真空中的传播速度。因此光速不变性指得是就目前科技水平而言无论你以多快的速度追它,它都会以相同的速度远离你——而不是光的速度不会改变。而且我可以确切地说光在介质中的传播速率与介质的折射率成(n)反比例关系式,即介质折射率越大光的传播速度越小。可是在地球上还没某种介质能时光的速度降低到人类科技水平可以追赶的速度。

接下来我说的很重要,请你一定要认真看完,因为这涉及到量子力学知识,这也就是所谓的霍金效应。

霍金效应顾名思义就是史蒂芬·霍金(1942——2018)这位科学伟人提出的理论。霍金效应指的是:黑洞辐射的整体模式是热辐射,就像一个炽热的煤球发出的光线一样,它的温度与黑洞的质量成反比。这种现象被称为霍金效应(Hawking effect)。

我们都知道光在黑洞中是无法逃逸的,因此在黑洞周围是一片漆黑的,所以我们是无法直接观测到黑洞的存在的。那么又为什么科学能通过计算机染色技术将黑洞让上颜色呢,使黑洞完美地呈现在我们的眼球中呢?其实这是因为在黑洞的强大引力下,仍有微弱的光能够逃逸黑洞形成非直线传的“虚”光子,这也就是霍金效应存在的客观表达。但是这些“虚”光子在一个远离任何引力影响的未弯曲时空中,它们总是不停地出现和消失,如果缺乏外界的干扰,就无法观测得到。因此霍金效应仍然很难被人类“捕捉”。

让我将关注点转到人眼为什么能够看见光?这是因为因为眼睛视网膜上有感光的感受器,在受到特定光刺激会产生一系列化学效应,产生视觉信号传递给大脑,但他有个感光范围,不同的光线会产生不同的信号反应,但超过范围的没有任何反应,不会引发感光效应的都是不可见光。但是可见光的波长范围为0.4微米到076微米之间,这在所有光波长之中的占比可能是少之又少的。

注释:1微米等于1000纳米

  1微米等于0.000001米(即1微米等于十的负六次幂米)


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