行进中的光遇到物体时会发生什么(如果在垂直光路方向足够远之处)
关于这个问题,需要视情况而定。如果光穿过的是空荡荡的太空,除了在在光的前进方向上之外,其他任何方向都看不到这束光。而如果光穿过了某些介质,例如,包含一些微粒的空气或者液体,那么,在垂直于光路的方向上,只要距离足够远,并且视力足够好,理论上是可以看到光在缓慢的运动。
人的眼睛是光的接收器,想要看到光,就必须要有光进入到人的眼睛中。在空荡荡的太空中,光只会向前传播(沿着测地线),在垂直于光路的方向上,不会有光传播过来,所以我们是不可能看到光的。如果宇航员在太空中拿着手电筒朝着没有天体的方向照射出光线,那他也是看不到向前传播的光,因为那些光不会进入到宇航员的眼睛中。
但如果光穿过包含一些微粒的空气或者液体,并且微粒的尺寸比光的波长还小,那么,光就会朝着各个方向被微粒散射出去,所以在垂直于光路的方向上都能接收到光线,这样就能看到一条明亮的光路,这就是丁达尔效应。
因此,在这种情况下,如果距离足够远,并且视力足够好,理论上,处在垂直于光路方向上的观察者能够看到光线在介质中缓慢移动。
如果光线相对于观察者的角速度约为5度/秒时,人眼将会看到光线在缓慢运动。通过计算可知,这需要光路与观察者的距离达到343万公里,相当于地月平均距离的9倍。显然,在现实中,人眼不可能做到。但高速摄影机可以做到,下图是科学家拍摄到的光子在空间中缓慢运动的景象:
麻省理工学院的科学家利用每秒一万亿帧的成像系统来捕捉光的运动,所以我们能看到光缓慢地穿过物体。
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