老有人幻想,在一個鏡子做的四方屋子里,打開手電筒照一下就關上,光就可以在屋子里來回反射,這樣無窮反射下去,物質(zhì)就一直亮著,多美妙啊,不就節(jié)約了許多能源嗎?
愿望是美好的,現(xiàn)實是殘酷的,至少在我們世界里,這還只是一個缺乏常識的幻想。為什么呢?我們來分析一下。
這個世界上沒有100%反射光的物質(zhì),也沒有這樣的鏡子。
民間一般使用的鏡子反射率約90%左右,比較好用于實驗的鏡子反射率在95%左右,這種鏡子一般用于專業(yè)實驗,如太陽能發(fā)電、實驗室工具等等;最高級的反射鏡,如美國加州大學伯克利分校光電研究中心研制的一款納米鏡子,反射率達到99.9%,這已經(jīng)是目前人類能夠制造鏡面的頂級了。
這個反射率說明了什么呢?就是光照射到鏡面上,能夠有多少反射出來,而被吸收了多少。也就是說任何光源照射到人工制造的鏡子上面,都有一部分被消耗吸收了。
光速很快,在鏡面之間很快會被吸收完。
我們知道,真空光速約每秒30萬千米,這位異想天開的朋友不知道想做多大的鏡子屋呢?我們做個大點的,10米見方如何?
我們忽略掉上下左右的墻面,只說正對著的兩個平行鏡面吧。如果一束光在這個10米之間兩個平行鏡面中來回折射,按照每次反射90%,被吸收10%計算,只要反射50次光線就衰減消耗了99.5%,應該早就看不見了把?
反射50次需要多久呢?我們簡單計算:300000km/0.5=1/600000(s)
只需要60萬分之一秒這束光就全部吸收掉了,人的眼睛有這個能耐分辨嗎,所以看起來手電筒一滅光就沒有了。
即便用99.9%反射率的鏡面,光也很快會吸收掉。
在達到99.9%的反射率的鏡面,這束光要多久會被吸收掉呢?每次遞減0.1%,10000次將吸收衰減掉99.995%,肉眼早就看不到了吧?那么10000次反射需要多久呢?也就是光要在鏡面之間來回走100km,光速300000km/100km=1/3000(s)。
這束光在99.9%的鏡面間反射只要3000分之一秒就不見了,人眼依然無法辨別,看到的依然是手電一關就黑了。
當然這種光線的遞減理論上永遠是吸收不完的,這就是日取其半,萬世不竭的道理。但當光子在空間很稀薄時,不要說人類眼睛,就是儀器也很難測出來。
如果說要讓這永遠反射的光起到照明節(jié)約能源的作用,那么里面就還要有人,這個人如何做到不吸收光呢?如果沒有人在里面,關著這一束光又有什么意義呢?
而且我們說的這種實驗,是非常粗糙的。
我們忽略掉了鏡面連接處很難做到同鏡面一樣完美,空間還要空氣的折射吸收等,要知道即便是抽真空,在地球上也無法做到太空那種真空的。
而且還要放入光源,這個光源本身也需要做成反射率同樣高的鏡面。理論上只有做到很小球體才能夠達到高反射封閉狀態(tài),但這種小球體即便做到了99.999999%的反射率,簡單計算反射4.6億次就衰減成1%,如果這個球內(nèi)徑5厘米,那么4.6依次光行進了23000km,光速300000km/23000≈1/13(s)
也就是說不到13分之一秒光早就看不到了,而人類要做到那么高反射率的鏡面,還不知道要到什么時候呢。即便這個小球能夠讓光永遠里面反射不滅,誰能看到呢?如果這個瓶子是透明的或者些許透射一點點光,光的衰減就更快了。
所以說,人類目前無法做到把一束光封鎖在一個空間永不消逝,甚至無法做到保留1秒鐘,讓人們眼睛感覺到它的駐留。即便能夠做到,也無法觀測到。
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