会因地球引力而拐弯吗地球的引力会变化吗( 二 ) _小知识

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【会因地球引力而拐弯吗地球的引力会变化吗】但这个光子已经不是原来的光子了，发射的方向也不是过去的线路了，因此我们就可以认为这个过去的光子消散了。
即便到达太空，也不是绝对真空，也还有稀少的粒子存在，光子还会与这些粒子发生相互作用而转化。由此，这束光最终会消失殆尽。
光子还会由于电筒光斑扩散而被稀释手电筒虽然有聚光装置，但聚光能力较弱，射出的光是不断扩散的，而且与距离成正比。不同的手电筒发光能量不一样，聚光能力不一样，我们以一个发光功率为10瓦，聚光射角为10°的手电筒为例来计算一下。

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一个10瓦功率的灯泡，产生的能量为10J/s（焦耳/秒）。光子能量E=hc/λ，也就是等于普朗克常数乘以光速除以波长。
可见光是电磁波谱里面一个很狭窄的波段，波长约在380nm（纳米）到760nm之间，我们取一个平均值为570nm 。根据光子能量公式计算，得到每个波长为570nm的光子能量约为3.5*10^-19J 。这样这束手电筒射出的10J/秒能量的光，光子总量约为2.86*10^19个，就是28.6亿亿个光子。
手电筒射出的光以10度角不断扩散，光斑就会不断扩大，光子就会被稀释。射出30米时光斑半径约2.5米，3公里时光斑半径就有250米；300公里时光斑半径就有25公里；3000公里时光斑直径就有250公里了。

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这时，即便所有的光子都没有衰减，每平方米还有多少光子呢？我们按圆面积公式计算一下，得知在距离手电筒3000公里时，光斑面积已经有约196349540849平方米，每平方米光子数还有约1.46亿个。如果人眼捕捉光斑面积为1厘米的话，那么每秒钟就还有145个光子进入视网膜，虽然已经很微弱了，但还是能看到。
但在地球上，手电筒光走这么远是不可能的，稠密的空气早就会将这束光衰减没了，即便留下个别光子，人眼也很难感知到。
但即便在太空，这束光也传播不了1秒钟，因为光速是1秒30万公里，在30万公里的地方，这束光的扩散半径就达到了25000公里了，光斑面积就有1963495408493621平方米，每平方米的光子数就只有14566个，1平方厘米的光子数就只有不到0.015个光子了。

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实际上，在手电筒光传播0.1秒，行程3万公里时，每秒能够进入人眼的光子只有不到1.5个了。对于人眼来说，一般要有6个光子才能感光，特别好的视力也需要3个光子，1.5个光子已经看不到了。
普通光源本身性质就是向四面八方发散的，人们给光源装上一个聚光装置，才能让光向一个方向传递，手电筒光源一般都是普通光源，因此无法传播更远。激光则是天生向一个方向传播的光源，发散度很小，大约只有0.001弧度，因此就能够射得更远。
上世纪登月时宇航员们在月球上安置了几个激光反射装置，科学家们在地球上将激光发射到这个反射装置上，再接收反射回来的激光，根据发射和返回花去的时间，就能够精准测量出地球与月球的表面距离。

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当然，发射和接收装置都必须采用望远镜，依靠人眼是无法完成的。理论上，望远镜的主镜面积越大，聚焦得到的光子就越多，就能够看得越远。这里就不展开说了。
光速远离和宇宙膨胀导致光波拉长成不可见光我们知道宇宙在膨胀，距离越远则膨胀越快，光速在远离我们以及宇宙膨胀过程中，波长会发生多普勒效应。所谓光的多普勒效应，就是光源向着我们运动，就会被压缩频率和波长，而与我们背道而驰时，就会降低频率和拉伸波长。
可见光是复合光，也就是由多种颜色组成的光，且可以通过棱镜形成色散，波长从长到短大约分成红橙黄绿青蓝紫等颜色，波长拉长就是往红端移动，波长缩短就会向蓝端移动。

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这样，远离我们而去的光就会形成红移，加上宇宙膨胀，这种红移量就会越来越大，最后移出人眼能看到的760nm波长范围，成为红外线或无线电波，红外线以上波长的电磁波，人眼是看不到的。
这也是人们制造望远镜除了有光学结构的，还有无线电、红外、紫外和X射线、伽马射线等不同电磁波波段的望远镜，这样观测远方暗弱天体，就可以弥补人类眼睛感光的不足。

会因地球引力而拐弯吗 地球的引力会变化吗( 二 )

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