科学|光的传播距离很远,晚上打开手电筒却只能扩散到30米左右?( 二 )
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想象一下一个光点 , 在一个棒球里 , 均匀地照射着球的内部 。现在用同样的光源 , 把它放在一个直径是棒球直径两倍的篮球里 。有多少光照在大球的内侧?一半?不 , 是四分之一 。光球的面积扩大了四倍 , 因为光球的面积扩大了四倍 。这是完全相同的 , 当它涉及到传播光(或任何其他电磁辐射)在任何地区-平方反比定律 。两倍的距离需要四倍的功率来提供相同的强度 。
但这只是为了达到你所照亮的东西-光也必须回来 , 而且这也受同一定律的约束-所以你实际上需要提供4倍于你照亮的物体的强度 , 或者16倍的强度来在原来的距离上完成同样的工作 。这直接对应于光源的功率要求 , 因此 , 能够达到60米而不是30米的手电筒需要16倍大的电池(或耗电速度快16倍) 。即使是50%的增长也需要5倍以上的功率 , 而加倍的功率甚至不会给你20%的增长 。
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【科学|光的传播距离很远,晚上打开手电筒却只能扩散到30米左右?】原因二是吸收 。没有什么是真正透明的 , 所有的物质都会反射或吸收一定比例的电磁辐射 。在某些大气条件下 , 这种现象很容易被观察到 , 在这种情况下 , 空气在近距离处看起来是透明的 , 但离你越远 , 它的透明度就明显地增加了 。真正干净、干燥的空气能让你看得非常清楚——这就是为什么沙漠和极地地区适合观星——但是空气中的任何水、灰尘或污染也会限制光的传播能力 。
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