火有影子吗
2017-12-25 09:30:36    《中国中学生报》 人参与 0评论
TIM截图20171225093129.png
  这个,首先要定义下什么是“影子”。我们所说的影子,一般是指光被物品遮挡后,在背景上产生的一片区域,这个区域和周围区域能形成足够强的反差。请注意“足够强”这三个字。这里所说的足够强,指肉眼能够分辨的反差。如果对于一个完全不透明的物体,在完全没有散射的空间内,由点光源照射,
就可以形成典型意义上的“影子”。然而,很多物体并非“完全不透明”,而是半透明,那么依然会形成影子,只不过在物体背后的背景上也会被光照亮,这就显示出“足够强”的反差的必要性了。
  物体要形成影子,必然会削减足够多的透射光,不论通过散射、吸收、折射等手段,那么,火焰具有这些手段吗?火焰的本质,是一团热的气体(较高温度下可等离子体化),再加上混合在其中的高温物质颗粒。在我们生活中可遇到的火焰,其本身是“足够透明”的。如果从这个角度说,火焰本身并不会形成能够观察到的影子。
  那么,为什么我们看上去火焰是不透明的?因为火焰本身是发光的(主要来自于受热气体散发的可见光辐射,以及焰色反应发出的光),因此遮掩了透过它的光,就好像白炽灯泡在点亮时看上去似乎不透明一样。
  然而,很多火焰中存在高温物质颗粒,例如有机物燃烧多少会产生一定的碳颗粒——这些碳颗粒是在火焰中由于氧气不足形成的——尽管这些碳颗粒会很快被继续氧化为气态的(估计一定时间内是等离子态的)二氧化碳,但这些碳颗粒的确是可以散射和吸收光线的。如果从这个角度说,火焰产生的一些“副产物”可以使得整个火焰产生可观察到的影子—— 比如上面图中,蜡烛的火焰的“影子”其实就是不完全燃烧的碳颗粒产生的。仔细观察可以看到,其实内焰和外焰是没有影子的。
  当然,上面的讨论都是针对可见光波段而言。有很多气体会对不同波长的光进行吸收,所以,如果用其他波长来看,火焰就可能是“有影子”的了。比如,尽管燃烧的蜡烛产生的气体对于可见光来说都是透明的,然而,由于水在远红外波段有强烈吸收,因此如果从远红外波段来看燃烧的蜡烛的话,就会产生一大片“影子”了。
子冀 摘自 果壳网

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