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火為什麼會燃燒東西

生活 更新时间:2024-07-22 15:33:18

首先答案很明确,火可以形成陰影,這個現象在我們小時候上課點蠟燭時都有見過,但原因可能不是你想的那樣。我之前有看過其他的解釋,如:火焰的光線阻擋或散射了其他光,使其無法穿過?還有火焰是等離子體,光子無法穿過帶電粒子?下面就說下火焰的陰影是怎麼形成的。下面這個圖,肯定是哪裡出了問題,看完你就知道了!

火為什麼會燃燒東西(為什麼還會形成陰影)1

我們先說下陰影是什麼?

當光束照射到物體上時,如果一部分(全部)光被物體本身阻擋或被改變方向,那麼就會形成陰影。陰影區域其實就是光束中光線比其餘部分少的區域。這個較暗的區域往往傾向于呈現阻擋或改變光線方向的物體的形狀,所以我們就會誤認為陰影是由阻擋光線的物體投射或創造的。有了這個概念,那麼為了讓火形成陰影,火就需要以某種方式阻擋或改變另一束光的方向。

火為什麼會燃燒東西(為什麼還會形成陰影)2

火焰形成陰影的原因

傳統的火焰可以阻擋或改變光線的方向,原因很簡單,因為碳氫化合物火焰不僅僅是一根光柱。而是由這麼幾個部分組成:燃燒過程中的碳氫燃料分子和氧氣分子、少量半燃燒的燃料和雜質(稱為煙灰或煙)、燃燒過程中産生的二氧化碳和水蒸氣。

火為什麼會燃燒東西(為什麼還會形成陰影)3

我們在火焰中看到的光主要是由固體煙塵産生的。火焰中的熱空氣和周圍較冷空氣之間的界面會使光的傳播方向發生彎曲。這種光線在不同材料界面上的偏轉叫做折射。這和透鏡對光的聚焦效果是一樣的。因此,由于火焰含有熱空氣這一簡單的原因,它能夠使光束中的一些光發生偏轉,并投射出自己的影子。而且熱空氣有湍流上升的趨勢,因此,熱空氣産生的陰影看起來就像一群舞動的漣漪。此外,火焰中的煙灰也會吸收部分光線,因此也會形成火焰的陰影。至于光子無法穿過等離子體,确實是有些影響,但影響不大,這不是主要的原因。

怎樣讓火焰的陰影更加明顯

火為什麼會燃燒東西(為什麼還會形成陰影)4

要真正看到火的影子,那麼經過火的光束(如陽光)就必須和火本身産生的光一樣亮或着比其更亮。否則,火所産生的光會向四面八方擴散,壓倒并填補另一束光所産生的任何暗淡的區域。例如,用微弱的手電筒照一堆熊熊燃燒的篝火,你就看不到火的影子。此外,火焰越小越冷,煙灰越少,它吸收和折射的光就越少,因此陰影也就越淡。

火為什麼會燃燒東西(為什麼還會形成陰影)5

這也就造成了,當你猛地一想火有陰影?感覺這個印象很模糊,因為它确實是有時有,有時沒有,這跟特定的環境有關系。為了達到最好的觀察效果,我們應該使用明亮的光束,如直射的陽光,以及有大量熱量和煙塵的火,才能看到比較深的陰影。

火焰有陰影不是因為光子的相互作用

需要注意的是,火可以有陰影,不是因為火焰發出的光散射了入射的光,或者認為火焰中的光擠走了入射的光!在基本層面上,一束光不能與另一束光直接相互作用。光束不會直接相互反射、相互吸收或相互偏轉。

火為什麼會燃燒東西(為什麼還會形成陰影)6

這是因為光是由稱為光子的量子粒子組成,而光子本質上是玻色子。所有的玻色子都能互相重疊,互相穿過,并在完全相同的位置占據完全相同的量子态。這也是因為光子既不帶電荷,也不帶磁矩。電磁場(例如那些構成光的電磁場)隻能與攜帶電荷或磁矩的物體相互作用。光本身沒有任何電荷或磁矩,所以一束光不能以任何方式直接影響另一束光。

請注意,一束光可以通過更奇特的效果來間接地偏轉另一束光,這屬于高能物理的範疇,這種效果在傳統的化學火焰中不存在。火可以有陰影,因為它們含有熱空氣和煙塵,而不是因為火焰含有光。

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