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光子是一种粒子,那为什么没人能将光子搜集到瓶子里?优质

279次浏览| 2022-07-26 16:59:56 更新
来源:互联网
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储存光是一个非常困难的工作,主要有以下几个原因。 1、光路是可逆的。大部分装置,光怎么进来,就能怎么出去。瓶子能装水,因为重力瓶口不用封住水也不会从上面飞出来。可是地球的重力根本不能把光限制在装置里,光可以从瓶口跑掉。当然,如果是黑洞就不一样了。为了存储光,要不然就要发明一个单向瓶口(只许进,不许出),要不然就需要一个光子的黑洞(把光吸住跑不掉)。 2、光的吸收普遍存在在所有的物质中。这就比如,用玻璃瓶可以装水,因为玻璃不吸收水,也不漏水。可是普通的纸瓶子就不能装水,它吸水啊!对于光来讲,各种材料的吸收都不小(就像海绵做的瓶子装水)。即使把光装进某个装置里,也会很快被吸收光。另外,即使材料对光的吸收率非常小,可是光速太高,光和镜子的反射次数太多,光的衰减也太快。 比如,我们用银镜(最好的金属镜子,对可见光的反射率可以达到98%+,我们就认为是99%好了),做成0.1m大小的盒子,把光装起来。那么,只要1us,光大概被反射3000次,剩下的光强就只有0.99^(3000)=8x10^(-14)了,这样估计一下,1s后,光强就只剩下10^(-14000000)这个数量级了。 如果我们不利用镜子反射,而利用全反射(介质吸收比金属小),那么能达到什么水平呢?目前使用的通讯光纤,大概能做到每40km衰减一个数量级(10倍)。如果理想的实验室条件,用最不计成本的工艺和材料,能做到好于民用两个数量级,假设是4000km一个数量级的衰减,那么光每0.02s就会衰减一个数量级,1秒钟,存储装置里的光就衰减50个数量级。 可以看到,光在物质中传播,或者在物质表面的反射,所普遍存在的衰减(光吸收),使得我们无法在宏观可用的时间尺度里存储光。这个问题目前还没有方法能够解决(你要储存光,总归要用物质做成装置吧,可是只要是物质,不论反射还是透射,总有光的吸收)。  可是,人们还是在不懈努力去寻找储存光的方法,但并不是用来在宏观尺度上把光存起来再放出来的,而是做一些其他的事情。主要包括两点 1、光信号处理方面,暂存光可以制作一些信号处理器件。 2、光与物质相互作用方面,把光关进某个系统里,那光就只好跟系统里的物质作用了。(例如增加太阳能电池的效率,增加光催化反应的速率等等)。

有人就发明了一种方法,把光转化为量子态存储起来,过一段时间再放出来(这个时间延迟可以达到1s)并且在此过程中不丢失光携带的信息[7]。 当然,这种方法已经不是在存储光了,而是把光转化为量子态存起来。在信号处理上,这种方法更有用。要知道,在计算机内存里面存储电信息,也要1us以内就刷新一次。而1s的信息存储寿命远远够用了。这个技术就是为了实现光计算中的Memory。  总之,目前有很多方法存储光,但是由于光吸收的问题,无法在宏观的时间尺度上存储光,即使把光收集到某个系统里,在短时间内光就会被吸收掉。 如果把光转化为其他状态,比如量子态,可以在宏观的时间尺度上存储光信息,但那就已经不是光了。

光子存在于宇宙中的任何 角落,宇宙广阔无垠的真空空间也是充满了光子,光能穿过的地方就有光子,光能以30万公里每秒的速度传递,其实像电子在导体中传递是一样的,发电机产生推动电子的能力,通过导体内一个一个挨着的电子推动了用电器电子作功,而发电机内的电子并没有跑到万里之外的用电器。光子也是一样的传递。发光器好像发电机,通过充满光子的空间,或是玻璃等含有光子的物质直线传到远方。除了光子,还有中微子、电磁波等等都存在于我们的身边和宇宙空间的任何角落。这和我们刚认识到我们人类生活的空间是空的,后来发现还有气体是一样的,人类对大自然的认识还远不够,或许永远都是个谜。

到反相吧和理论物理吧看看交流至交流41,凡41篇关于统一场理论的帖子,就知道了。

因为瓶子不是黑洞,黑洞里还要有抓住光的才料,所以抓不住光子

是能收集的,现在造不出“场”,无法收集而已

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