如果把一光源放進密封的盒子(或圓球)裡會發生什麼事

時間 2021-09-05 20:00:52

1樓:

我的同學也問過相同的問題。

1,當然是可能的,至少在理論上沒問題。實際上的鏡子不能100%,但是不妨礙這裡的討論。

2,答案是什麼都不會發生。鍍上水銀並不能達到100%的效果啦,要做到高反射率是很困難的,高反射率的鏡子很貴。光到達內壁就會反射,然後跑到光源出,碰到光源消耗一部分,傳播的過程中消耗一部分。

總的來說,消耗掉。就算不是損耗掉,也不會增強。看3。

3,還是什麼都不會發生。第二題和第三題是一回事,樓住想要排除傳播過程中消耗掉的能量,從而得到光會越來越強的結論。但是這是不可能的!

光是波啦,不是光越來越多就會越來越強的。普通光源發出的光的相干長度是非常非常短的,也就是說光的相位是隨機的。這些亂七八糟的光困在一個空間內,彼此疊加,不會有穩定的干涉現象。

雖然樓主已經排除了傳播中的損耗,但是這些光會碰到光源,這裡會損耗。即使把這個損耗都去除掉,那麼這些亂七八糟的光還是會按照自己本來的面目傳播,球內並不會出現強光(注意,這是你什麼都看不見,因為光100%反射,沒有光出來,球黑乎乎的)。這些能量不會疊加,因為光在彼此增強也在彼此減弱,而且這是隨機的,0.

1秒前是增強,可能現在就是減弱了。當你想要看看裡面發生了什麼的時候,光就會跑出來,損耗掉。注意,也是亂七八糟地同時跑出來,互相增強抵消,隨機發生。

4,外面是怎麼樣不關裡面的事,因為100%反射,光根本不會出來,外面怎麼樣對裡面沒影響。樓主想排除開啟球的時候外界的損耗吧?其實損耗不損耗沒關係,關鍵是亂其八糟的疊加不會增強光。

這裡的關鍵是用波動理論看問題。光不是沙子,越堆越多。要看到光具有波動性。

補充,不同意樓上的觀點。樓上指出光源會吸收光,這是正確的。這也就是我所說的損耗。

但是光源吸收光後會怎麼樣?光源吸收光後意味著有額外的電子躍遷到高能態,這些在高能態的電子還是會掉回低能態而放出光子的。第二,樓上認為光源到了一定亮度後就不發光了,那麼這時光源消耗的能量哪去了?

2樓:

1.理論上絕好的反光鏡可以反射百分之100

2.如果是理想中的反光鏡,那麼裡面的亮度會越來越大,比光源的亮度都大,但是有上限,因為光在空氣中會碰到一些阻礙,比如灰塵什麼的。到後來阻礙越來越大,直到消耗的速度等於光源的功率

3.如果是理想中的反光鏡,那麼裡面的亮度會越來越大,比光源的亮度都大,趨向正無窮。因為光線又返回來了,能量只能以光能的形式存在,光源放出的能量等於總光能

3樓:匿名使用者

1.不會,因為光照到平面鏡上會有一部分光子被平面鏡吸收(哪怕極少也會有,光電效應原理),有能量損耗,光通過空氣介質時也會消耗能量,且光源的光是向周圍空間發射的

2.放在中心點的話沒什麼反應,光會不斷反射只是完全耗散,整個球相當於一個理論黑體。

3.真空狀態也一樣的,會被球體吸收的。

4樓:

1. 現實中是不存在無耗損反射鏡的。但是這不妨礙我們假設存在無限逼近理想狀況的反射鏡,以澄清關於2和3的問題。

2. 空腔內的光強不是處處相等的。如果光源放在中心,反射光會匯聚到光源上。這樣會使光源處的光強更強。但是不會趨於無窮大。理由見3

3. 即使在真空條件下,腔內光強也不會趨於無窮大。這是因為光源不僅會發出光,也會吸收光!

縱然是在理想的情況下也是如此。只發光但不吸收光的光源是不可能存在的,否則就違反了熱力學第二定律。當光強足夠強時,光源單位時間吸收的光比發出的能量多,腔內光強就不再增大了。

那麼光源吸收光會怎麼樣呢?我們知道光源吸收光後,其中的電子會躍遷到激發態。的確,這些電子也會以某種機率在一定時間後躍遷回基態。

但是我們需要注意,這個過程是一個統計的過程。在某一個時間段中,究竟是光源放出的光多呢?還是光源吸收的光多呢?

這些光的頻率分佈如何?這個問題,比較簡單的影象是愛因斯坦的ab係數理論;而這個理論是一個統計的理論。其基本點是:

能態間的躍遷,服從統計規律;特別是與光源各個能態上電子的佈局數有關。

也可以不從微觀機制而從熱力學的角度來看。最簡單的發光體當然是黑體了。為了說明概念,我們就來討論黑體。

對於這樣一個黑體光源來說,會有一個能量源向其提供非光能形式的能量(加熱,供電,etc...) ;而所謂光源,就是一種能把這些所提供的能量轉化為電磁輻射的裝置。這裡我們把所有的電磁輻射都叫成廣義的光,包括微波,紅外線等。

如剛才所說,現在我們用的光源是一個黑體。我們進一步假設提供能量的方式就是普通的加熱(可以是用電來加熱,就像最古代的燈泡那樣)。

由於我們假設反射球是理想的,因此在腔內的總的能量的增加率,就等於外界的供熱率。那麼我們的黑體光源就會越來越熱,與之達到準平衡的輻射場,也會越來越亮並且峰值向藍色移動。但是,當這個程進行到一定程度的時候,黑體中的電子的溫度和化學勢會越來越高,於是外界向黑體供能就越來越難。

到最後,黑體溫度就不會再升高了,而這時也就是腔內光強達到最大的極限。

腔中能量的增加率,等於外界對黑體光源供能的功率,減去腔壁上耗損掉的能量速率。從這一點就可以看出,提高腔壁反射率,顯然會提高腔內的光強。鐳射器中的法布里-博羅腔,就是這個原理。

從常識上講,同樣的照明條件的兩個屋子,一個牆壁是白的;另一個牆壁是黑的話, 那麼顯然是前者的屋子裡面比較亮。這也可以作為上述分析的一個簡單佐證。

最後,光學中,相干性固然重要,但是在這個問題中卻不是癥結。而且不相干的光,會按照光強相加的方式疊加(注意這裡又是一種概率平均)。反而是相干的光,才能夠相互抵消。

5樓:匿名使用者

這個問題屬於黑體問題,可以去查閱下黑體的知識!

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