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火也是发光体,为什么还会形成阴影?
火焰,阴影,光束火也是发光体,为什么还会形成阴影?
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
但关键的情况在于:大多数情况下,火焰的密度都非常低,因为它的大部分构成是气体,且几乎是透明的。这意味着照射火焰的光束大部分会直接通过,虽然某些外来光线的部分波长的辐射可能会被火焰中离子化的物质更强烈地吸收而形成阴影,但因为火焰的密度实在太低,因此即便有阴影也不大明显,更不用提只是极微小的某些波段被不部分吸收形成的偏色阴影了(只是某些颜色不见了)。
上图:严格的说“当然,火没有阴影”是不对的!
火焰(周围的气体扰动)也可能形成琢磨不定的影子
实际上火还是有阴影的,但原因比较复杂。
我们前面说了,当光束的一部分被阻挡或重新定向时(折射),就会形成阴影。阴影区域是光束中光束相对较少的区域。这个较暗的区域倾向于呈现出阻挡或重定向光线的对象的形状,因此我们倾向于将阴影视为由拦截对象特设的轮廓。考虑到这一概念,为了使火有阴影,火需要以某种方式阻挡或重定向外部光束的一部分。
传统火焰可以很好地阻挡或重定向光线,原因很简单:传统的火焰不仅仅是简单的点光源。
传统的碳氢化合物火焰包含几个组成部分:
正在燃烧的碳氢化合物燃料分子氧分子(燃烧的核心部分)
半燃烧的燃料和杂质(称为烟灰或烟尘)的少量固体(燃烧的核心外围)
燃烧产生的二氧化碳和水蒸气(燃烧区域的外围)
热空气(火焰区域的最外围)
上图:由于火焰是一种等离子体,因此火焰是可以导电的。根据这种性质,就可以制造供我们的燃气炉用的熄火探测器和其它火焰探测器。
您在火焰中看到的光主要是由悬浮在火焰中不断产生的固体烟尘发出的,这些烟尘被加热以至于它们受热发出黑体辐射(原理跟白炽灯实际上是一样的——高温发出可见光)。火焰中的热空气与周围较冷的空气之间由于密度的差异,形成某种折射界面,这会使光弯曲远离其向前传播的方向。光在不同物质的界面处的这种偏转被称为折射。这种效果与透镜聚光的原理相同。因此,由于火焰包含热空气的简单原因,火焰能够使光束中的某些光线偏转并投射出自己的阴影。热空气趋于湍流上升。因此,由热空气产生的阴影看起来像一堆舞动的涟漪。而且,火焰中的烟灰可以吸收光,因此也会参与火焰阴影的形成。
上图:一个有阴影的火焰照片。
为了真正观察到火的阴影,经过火的光束(例如太阳光)必须与火本身产生的光一样亮或者更亮。否则,由火产生的光会向各个方向扩散,它将压倒并填充外部光源形成的任何暗淡区域。例如,将微弱的手电筒对准咆哮的篝火将不会让人看到火的阴影。而且,火焰越小越凉,烟灰越少,则它吸收和重定向光线的机会就越少,因此其阴影就会越暗。根据设置的不同,人眼可能会或可能无法用肉眼看到火焰的阴影。为获得最佳效果,应该使用非常明亮的光束,例如直射的阳光,以及带有大量热量和烟尘的火。
上图:如果外来光源太弱,人眼是看不出阴影的。不要被无数实验的表象所蒙蔽了。
因此,火可能会有阴影,但这不是因为火将入射光束中的光散射或遮挡了。从根本上讲,一个光束不能直接与另一束光相互作用。光束从不彼此直接反射、彼此吸收或彼此偏转。这是因为光本质上由光子这种波色子组成。所有的玻色子都可以相互重叠,相互穿过,并在完全相同的位置占据完全相同的状态。这也是因为光子既不带电荷也不带磁矩,因此不会相互作用。构成光的电磁场只能与带有电荷或磁矩的物体相互作用。如果没有任何电荷或磁矩与之互动,光不能以任何方式直接影响另一束光。请注意,一束光可以通过改变两个光束通过的物质或通过更奇特的效应来间接偏转另一个光束,但是这种效果在传统的一般的火焰中是不存在的,所以可以不予考虑。
上图:火焰折射形成的阴影。这种阴影跟前面的那种阴影似乎有点不一样哦。
总结一下
火可能带有阴影,因为它们包含热空气和烟灰,而不是因为它们包含光。但如果在远处观望火焰“阴影”应该出现的地方,则肯定会多少看到一点“东西”,更多像是某种飘动的气体的阴影。这是因为热火焰的密度低于周围空气的密度,这会导致它的折射率较低,因此会使光线略微弯曲。于是,小团火焰(如蜡烛的火焰)相距很远的点光源的阴影实际上会在火焰周围显示出一个暗区,这是由于折射而不是吸收引起的。这也算是光的阴影吧!
回答于 2019-09-11 08:43:50
什么是火?火是不是一种物质?火的本质是什么?大家对火都跟熟悉,但对火的本质都未必会了解透彻。广泛意义上的火就是通过化学反应,剧烈释放能量,并放出光和热。一般意义上的火就是我们常见的火,就是可燃物和氧气进行剧烈反应并发出光和热。一般可燃物包括煤炭,石油产品,天然气,树枝,干草,干庄稼,煤气,酒精,蜡烛等含碳物质。火的本质就是含碳物质,在高温下,吸收能量,打开碳碳键,碳氢键等,然后碳氧结合生成碳氧键,主要是二氧化碳(氧气充分的情况下),和水等氧化物,同时释放光和热,其实光就是热,热就是光,热的实质就是红外线,也是光,只是我们肉眼看不到而已。光呢,根据燃烧的剧烈程度,颜色是不一样的,越弱的燃烧,发出的光越趋向红色,温度越低,越剧烈的燃烧,光越趋于蓝色,温度越高。我们看到的火就是可燃物燃烧的时候发出来的光和热,还有,因为燃烧形成火的周边温度迅速上升,空气膨胀,空气密度降低而形成的强烈的上升气流,这些综合现象,就是我们常见的火。现在回答问题,为啥火有影子?一是,空气膨胀,密度降低,光通过火焰的时候发生折射。二,摸摸农村里的灶台锅底,或者看看农村烧柴做饭时的烟筒,会有大量的黑烟冒出,那就是没有充分燃烧的碳,或者灰分,在上升气流的裹挟下,从火焰中升到高空,这些物质基本都是黑色,黑色是吸收光线的,光线穿透不过去,就形成了影子,我们肉眼看不到火里的这些物质,其实含量不少,你可以点燃一根蜡烛试试,拿块玻璃,放到蜡烛火焰上面,玻璃迅速就被熏黑了。
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