燈光和太陽(yáng)光能量完全不同，亮度也相差巨大，速度會(huì)不同嗎？

許多人有這樣的質(zhì)疑：光速為每秒30萬(wàn)千米，燈光有亮有暗，且太陽(yáng)光那么強(qiáng)烈，難道它們的速度都是一樣的？如果是其內(nèi)在機(jī)制是什么？今天我們就來(lái)解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)。

首先給出答案：世界上所有的光都是光速。

光包括你能夠看得到的光和看不到的光。因?yàn)楣獾乃俣染褪枪庾拥倪\(yùn)行速度，光子一誕生，就是以每秒約30萬(wàn)千米的速度運(yùn)行，除非被阻擋吸收，它永遠(yuǎn)也停不下來(lái)。這樣只要有光，不管暗還是強(qiáng)，速度都是一樣的。

嚴(yán)格說(shuō)來(lái)光速每秒約30萬(wàn)千米是指真空光速，在不同的介質(zhì)中光速是不一樣的。如在空氣中與真空差不多，在水中光速約22.5萬(wàn)km/s，在冰中為2.3km/s，在酒精中為2.2km/s，在玻璃中為2.0km/s。

光就是電磁波，因?yàn)樗械碾姶挪ǘ际且怨庾訛槊浇閭鬏數(shù)?。電磁波波長(zhǎng)有短有長(zhǎng)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越低，能量越弱；越短頻率越高，能量越強(qiáng)。人們?nèi)粘Ｉ钪姓f(shuō)的光，也就是肉眼可見(jiàn)的光叫可見(jiàn)光，是電磁波譜中一個(gè)很窄的波段，波長(zhǎng)在380nm~760nm之間。

比760nm長(zhǎng)的光波有無(wú)線(xiàn)電波（包括長(zhǎng)波、中波、短波、微波）、紅外線(xiàn)等；比380nm短的光波有紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)。這些比可見(jiàn)光長(zhǎng)和短的電磁波都看不到，因此也可以叫不可見(jiàn)光。

所有的光真空運(yùn)行速度都為每秒約30萬(wàn)千米，不管是看得見(jiàn)的光還是看不見(jiàn)的光都是這個(gè)速度。在看得見(jiàn)的光里面，不管是很亮的光，還是幽暗很弱的光，哪怕一個(gè)螢火蟲(chóng)，其運(yùn)行速度都是一樣的。所不同的是光越亮能量就越強(qiáng)，越暗能量就越弱。

可見(jiàn)光亮與暗的主要原因。

可見(jiàn)光的亮與不亮，導(dǎo)致的能量大小，不是由于它們波長(zhǎng)和頻率決定的，而是光源發(fā)出的光子數(shù)量決定的，一個(gè)光源發(fā)出的光子數(shù)量越多，能量就越強(qiáng)，就越亮，反之，相對(duì)就暗。

可見(jiàn)光是復(fù)合光，在三棱鏡的折射下會(huì)散射出紅橙黃綠青藍(lán)紫七種顏色，這其中顏色波長(zhǎng)依次從760nm縮短到380nm，頻率也是由低到高，因此這七種顏色光的強(qiáng)度是不一樣的，以紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最低，強(qiáng)度最弱；而紫光波長(zhǎng)最短，頻率最高，強(qiáng)度最高。

但在日常生活中，紅光和黃光穿透率比其他光更高，因此用在信號(hào)燈和汽車(chē)尾燈、防霧燈等方面，這是因?yàn)榧t光、黃光相對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)，在充滿(mǎn)顆粒物的空氣中，就更能繞過(guò)障礙物傳播得更遠(yuǎn)。

光的亮度強(qiáng)弱雖然傳播速度是一樣的，但傳播距離就不同了，因?yàn)槿豕庠趥鞑ミ^(guò)程中與路途空間粒子交互作用被吸收得更快，因此傳播距離就相對(duì)較短；而強(qiáng)光光子更多，同等距離被吸收后留下的光子更多，因此就相對(duì)傳播更遠(yuǎn)。

我們每天都生活在光子的海洋中，這些光子有多少呢？我們可以簡(jiǎn)單計(jì)算出普通燈光發(fā)射的光子數(shù)：在有5%的能量轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的條件下，1支40瓦的白熾燈，每秒發(fā)射的光子數(shù)可達(dá)10^16個(gè)，也就是1億億個(gè)；當(dāng)燈泡功率為100瓦時(shí)，每秒發(fā)射光子數(shù)為1.4*10^19個(gè)。

不同功率的燈發(fā)出的能量是不一樣的，但每一個(gè)光子的速度都是相同的。

人眼感光的最大能力。

人眼看到的一切都是通過(guò)光來(lái)實(shí)現(xiàn)的。人眼能否看到光，不僅僅在于光子發(fā)出的多少，而是進(jìn)入人眼視網(wǎng)膜光子的個(gè)數(shù)多少。那么人類(lèi)的眼睛要多少光子才能感光呢？

上世紀(jì)40年代以來(lái)，科學(xué)家們就力圖檢測(cè)出人眼的最大分辨率，也就是最小能夠分辨幾個(gè)光子。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜的視桿細(xì)胞對(duì)光線(xiàn)具有極大敏感性，但在接受視覺(jué)信號(hào)時(shí)，人眼有避免錯(cuò)誤降低信息噪音的功能，這樣就會(huì)有90%以上的光線(xiàn)被眼睛的其他部分，如晶狀體等反射或吸收掉，由此到不了視網(wǎng)膜。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)光量子科學(xué)家Nicolas Gisin領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，做了一項(xiàng)人眼感光實(shí)驗(yàn)，她用30個(gè)光子精準(zhǔn)地對(duì)準(zhǔn)測(cè)試者眼睛發(fā)射，希望有3個(gè)光子到達(dá)視桿細(xì)胞，有效引起視覺(jué)神經(jīng)沖動(dòng)。實(shí)驗(yàn)取得成功，這是迄今關(guān)于人類(lèi)眼睛最大靈敏度的證據(jù)，就是可以看到3個(gè)光子。

人眼能夠看到1個(gè)光子嗎？實(shí)驗(yàn)依然在進(jìn)行中，迄今尚沒(méi)有得到可靠結(jié)論。

當(dāng)然，即便看到3個(gè)光子，也是在視力非常好，而且在暗室中注意力非常集中條件下測(cè)試的結(jié)果。日常生活中，人們是很難感受到3個(gè)光子的。這一個(gè)遙遠(yuǎn)的物體，雖然發(fā)射出無(wú)數(shù)光子，但到達(dá)我們視網(wǎng)膜的很可能達(dá)不到感光程度，就看不到了。

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