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多大的放大镜,聚焦月光才能点燃纸张?

除了部分特殊的纸,纸的燃点一般在130~255.5℃之间。通常,用放大镜聚光点燃或者烧穿纸张,需要在阳光下进行,因为只有汇聚阳光到一个点上才能产生足够高的温度点燃纸张。

那么在月光下,能否将月光汇聚到一个点上点燃干燥的纸张呢?

有人说月光是冷光,热量无法从温度较高的物体传递给温度较低的物体,因此无法利用放大镜聚焦月光点燃纸张!真是这样吗?

利用平面镜反射太阳光到室内阴暗处,用放大镜聚焦照样可以用来点燃火柴纸张。实际上,月亮也是一面镜子,只是它的反射率没有大家梳妆用的平面镜高。月光确实是反射的太阳光,可不管是月光还是太阳光,它们本质上都是电磁波,只是在强弱和光谱上有很大差别。

在量子力学中,光子是传递电磁相互作用的传播子,光具有波粒二象性,既是电磁波,也是粒子,可以看作纯能量体。温度是大量实物粒子热运动的剧烈程度的表现,按照温度的定义,光并没有热冷之分。

日常生活中常说的冷光和暖光,指的是色温,这在灯光、显示器等性能参数中比较常见。色温不是指光的温度,而是光线中颜色成分的计量单位。如果某光源发出的光与某一温度下黑体所发出的光的光谱成分相同,就称为这一温度下的色温,计量单位为K(开尔文)。如10瓦灯泡发出的光的光谱与绝对黑体在2500℃时的光谱相同,那么这只灯泡发出的光的色温就是2773K。

可见,月光聚焦后能否点燃纸张,与它是冷光还是暖光并没有关系。

理论上,用放大镜聚光的过程就是在一个点上增加能量的过程。无论是阳光还是月光,它们都属于电磁波。只要能将足够多的光汇聚到一起,能量必然增加。当能量汇聚到一定的强度,使聚焦点处的温度达到纸张的燃点,就可以点燃纸张。因此,从热力学的角度看,即使是月光,也可以利用放大镜聚光点燃纸张,只是你需要一个非常大非常大的放大镜。

多大的放大镜才能够聚焦月光点燃纸张?

相对于太阳光,月光的强度要弱很多,这是因为月球表面的反射率只有大约 12% 左右。此外,月球表面的反射率还随着月球表面的不同区域而有所不同。晴天正午时分,太阳光的光照强度可达8万勒克斯。晴天满月时,月光的光照强度只有0.2勒克斯。相较而言,月光强度大约只有太阳光的40万分之一,与太阳光相比真的是弱很多。

根据太阳光的强度,在地表理论上只需要一个直径为约1.5厘米的放大镜即可汇聚足够强的光线在较短的时间内点燃纸张。

虽然理论上可以利用月光点燃纸张,但利用月光点燃纸张的实际操作是很困难的,因为月光相对于阳光的能量密度实在太低,所以需要比阳光增加很多倍的面积接收光线并汇聚起来,才能获得足够的能量使纸张达到燃点。

计算表明,要汇聚足够强的月光点燃纸张,理论上需要一个直径9米以上的放大镜才行。然而这么大的放大镜,在现实世界中很难找到。放大镜本质上就是一个凸透镜,那么有一点也不能忽视,那就是凸透镜的聚光能力。

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