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一束光在镜面材料的封闭盒子中,打开盒子会... | 问答 | 问答 | 果壳网 科技有意思

正如果壳网友、物理学达人@cs 指出:如果想要把光线“封闭”在镜面材料的盒子中,就需要让光沿着封闭回路反复运动。而这个过程不可能持久,因为我们无法阻挡光线从入口跑出去。“打进一束光之后立刻封闭盒子”是做不到的,理想的方式是内置光源。

封闭的盒子内的内置光源可以持续提供光线。我们可以设想,如果光线经过每次反射后,能量都没有损失,也就是反射率达到100%,那么光线就会被“封闭”起来,发生题目里所说的“打开盒子时眼前一亮”的现象。

但是,实际镜子做不到100%反射,而是每一次反射都产生一定比例的损耗,也就是说,一部分光线被镜子吸收,转化成了热能。光线在盒子中经过无数次反射,能量会很快耗损殆尽。果壳网友、松鼠@Ent 在回复里这样指出:

“1米见方的盒子,光1秒大概反射3x10^8次,而普通镀银镜反射率只有0.95,聚合物镜只有0.99。就算你是8个9反射率的镜子(8个9这种数字只在加工高纯硅的时候能出现吧……反射率可以说不可能到),1秒钟后也只剩下5%了。”

这说的是反射率为99.999999%的昂贵材料,如果用这样的材料做一个盒子,果壳网就破产了……实际上,生活中的普通镀银镜子的反射率只有80%。就算我们用的是反射率95%的优质镜子,光线经过一秒钟、被反射了3亿次后,剩下来的光只有开始时的3.86x10^-6682919,如果写成百分数,就是0.0000……(6682917个0)……0000386%。

(顺便说一句:上面这个数字——0.95^300000000——用windows附件自带的“计算器”是算不出来的,因为它太小了,超过了windows“计算器”的运算能力……)

以上分析说明,我们假想中“把光线封闭起来”的情况在现实中不会发生,因为光线会在不断反射中迅速被消耗掉,无法储存。

为了直观地看到这个结果,果壳网编辑们做了一个六个内面全是镜子的50x50x50厘米的立方体。初步的实验验证了cs、Ent的观点。清晰版图片与视频即将制作放出,请关注果壳网DIY主题站。

         

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