造一个镜子立方体,我们能否留住光明?
当我们走在黑暗中,前方的一束光,会给我们带来希望——光,是一种力量。
当我们在书桌前挑灯夜战,台灯的无数道光,会陪伴我们日日夜夜——光,是一种陪伴。
当处在蒙昧时期的人类遇到天灾,头顶耀眼的阳光,会是人们日夜祈祷的对象——光,是一种信仰。
……
没错,光就是一种奇妙的东西,也是我们日日夜夜离不开的事物。很多人都想把光影保存,可随着时间的流逝,再美的画面,也会被时间冲散。
很多人心中挂念光,朝思暮想,就算进入梦境,依旧梦着该如何留住光。哎,你说,还真梦到了——造一个立方镜,是否就能圆满众多人的梦想?
我们都知道一种神秘的、不存在的物理物体,叫黑体。所谓黑体,就是一种将任何波长的电磁波都吸收的物体,也就是说,不反射任何电磁波,也就是说,它是完全黑的物体。当然,这种物体是将部分电磁波的能量转化成内能,而内能是耗散能,所以黑体也会通过能量辐射的形式将自身吸收的能量还给外界,这就是“黑体辐射”。
那么黑体辐射和立方体镜子有啥联系呢?别急,且听我慢慢道来。
当我们在绝对的真空中,用超高的科技,建造一个巨大的立方体,在封口的瞬间,向其内部射入一道光。按照常识,这道光应该在立方体内部的镜子上不停反射不停反射,当我们再次打开立方体时,依旧能够感受到那束光的温暖。
但,事实会是怎样呢?
其实,当光入射角不为90°时(实际上也基本不可能有完美的90°),慢慢的,光就会随着反射位置的偏移而逐步脱离双镜面反射,从而形成复杂的多镜面反射,这会带来一个问题。在多镜面反射的过程中,由于入射光子与反射光子的运行轨道可能存在重叠,所以光线自身可能会影响自己,从而改变自身的波长,产生相位。也许,这些光子会变成波长极短的高能光子,穿透镜子;又或者变成波长很长的远红外,通过“黑体辐射”的形式,通过热交换释放出去。
那么,当形成长波光子时,光子为何会被传递?
当光子波长变长时,单个光子能量越低,这就增大了让镜子的原子的核外电子捕捉到并利用其的概率。每当捕捉到光子,抑或电子获能脱离原子核束缚,又或者达不到独立的能量,被原子核重新拉回,并释放出另一个蕴含能量的光子。这样,渐渐的,就会有光子被释放出去,或者通过光子与电子、电子与电子之间、电子与原子核之间的碰撞产生的内能传递出去。
所以,及时我们再努力,也做不到留住光。
所以,我们发明了照片。
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