你绝对无法用太阳光加热物体超过这个温度
合集 · 古典物理 (8)
Description
本期视频介绍了几何光学中的光学扩展量(étendue)及其守恒特性,并以此来说明太阳光存在聚焦极限,从而导致无法在仅使用透镜、反射镜组合的情况下,利用太阳光来加热物体使得物体温度超过太阳表面温度。 本期视频下方进度条的小人是年轻时候的亥姆霍兹(Helmholtz),亥姆霍兹推广了几何光学中的拉格朗日积分不变量,是光学扩展量思想的直接前身,并证明了亮度守恒定理。
本期视频介绍了几何光学中的光学扩展量(étendue)及其守恒特性,并以此来说明太阳光存在聚焦极限,从而导致无法在仅使用透镜、反射镜组合的情况下,利用太阳光来加热物体使得物体温度超过太阳表面温度。 本期视频下方进度条的小人是年轻时候的亥姆霍兹(Helmholtz),亥姆霍兹推广了几何光学中的拉格朗日积分不变量,是光学扩展量思想的直接前身,并证明了亮度守恒定理。
Comments
当太阳照射你时,你也在照射太阳(
♥ 1436 ↩ 44
飞往乌鲁木齐的航班上拍的 太巧了 刚好看了一眼窗外看到了传说中的这个玩意
♥ 544 ↩ 23
我提一种比较直观的:因为光路可逆,在两个表面温度相同时任何透镜都无法阻止两个方向的辐射量相等[吃瓜]
♥ 207 ↩ 21
给没看懂的同学解释一下,无论你用多少镜子,只要物体的温度超过太阳,就不是太阳给物体加热了,而是物体给太阳加热
♥ 144 ↩ 23
如果你用巨大的透镜把太阳光聚焦到一个小点上,能量密度提高,局部温度可以远远超过 5500°C —— 但这已经不是“太阳光直接加热”,而是人为集中能量。 当然这个集中也不是无限的,当一个物体有了温度,它也会向外辐射,最终辐射出去的,和吸收进来的持平,这个时候就达到了所谓的极限
♥ 117 ↩ 10
重点:可逆过程 如果使用偏振操作使得光路不可逆,或者采用一些比较极端的做法,比如采用某种技术将太阳光通过介质转换为激光,亦或者转换为电能再用电加热,这个极限将不再存在。
♥ 76 ↩ 10
仅靠光学元件是做不到的,但是如果加入电学元件就不一样了,比如太阳能板和激光器(
♥ 69 ↩ 25
听明白了,一杯50度的水不能给半杯50度的水拉到更高的温度[笑哭]
♥ 62
用非线性过程将太阳光变频,再用双色镜合束,是不是就能有无上限的亮度了[doge]
♥ 61 ↩ 7
这样想的话,实际上也有很多衍生的很多有趣的反常识命题可以提出: 1,即使拿大量的太阳围成一个球壳,位于球壳中心的物体也不可能被加热到超过太阳表面温度(很好理解,离太阳表面无限近的话就是太阳表面温度) 2,即使用大量的白炽灯手电照同一个物体,物体也不可能被加热到超过白炽灯灯丝的温度(似乎也是正确的,因为白炽灯也是黑体辐射原理) 3,那么,拿大量的led手电或是激光器照射同一个物体,该物体也不可能被加热到超过光源的温度吗?(感觉这一命题应该为错了,但是为什么?)
♥ 60 ↩ 65
一直感觉这个结论格外反直觉,刷评论区总算知道为什么了: 因为结论是将“太阳表面温度”抽象成“黑体”来的,但在普通常识中太阳表面相比起“黑体”,更像是“光传播的过程”。这就导致这个结论看上去像是“聚焦光斑加热的温度不可能超过地球大气层顶端的温度”一样,也可以说成“光斑的温度不可能超过透镜另一面的气温”。 实际上,最容易被普通人理解的理解方式,就是“如果这个物体被加热超过了太阳表面温度,就会因光路可逆而再返回去加热太阳表面”。但一般人会本能的不把太阳表面理解为黑体,而是“光源”,是“单位功率恒定的光源”。你用100个手电筒照射同一小块物体,那个物体实际接受的功率自然是一个手电筒的一百倍,而一个手电筒你哪怕贴在镜片表面功率也只是1倍功率不会变成一百倍
♥ 57 ↩ 5
把太阳光正面反射到天狼星A,一会儿目标的温度就比太阳高了
♥ 50 ↩ 2
你说你是不是标题党。。。要限制在线性光学的前提下,而且整个过程中不能有吸收介质(也就是不能存在辐射场转换,否则可能破坏基尔霍夫定律带来的热平衡)
♥ 37 ↩ 9
因为如果超过太阳表面温度你就可以用这个热桶加热太阳了
♥ 36
因为太阳是有体积的,不能当做点光源,所以不能汇聚到一个点。小光斑是太阳所成的实像
♥ 34 ↩ 2
作为一个数理完全白痴的文科麻瓜,请教一下,如果假设,我们造出了个戴森球,然后把所有方向的太阳辐射都折射到一个点上,可以做到高于太阳表面温度吗? 又假如,我们拿两门93月饼的激光炮,对着同一架无人机发射,同一个点,那么应该是会更快烧穿吧? 望指教,拜谢Orz
♥ 27 ↩ 25
那我就有个疑问了。假如拿一个巨大的透镜,几乎是无限大的,在很远很远的地方聚焦太阳光,这样无限大的透镜理论就能接受太阳一半的辐射,因为位置放的远聚焦后成像很小,形成很小的光斑,这个光斑大小远小于太阳一半的面积,这样不相当于浓缩太阳辐射了么,也不会超过太阳表面温度么。 或者再退一步,无限大的透镜不存在,我们找一个巨大的透镜,只要足够大且焦距短,形成的光斑面积远小于其拦截的辐照面积,都能达到浓缩太阳辐射的效果,这也不行么
♥ 27 ↩ 27
是不是这些定理仅在线性介质下适用。如果是非线性介质,光路不可逆,自聚焦,那光学拓展量也就没法守恒了吧。
♥ 27 ↩ 1
刘维尔定理秒了。类似这个,我也想知道的一个问题是:电压转化电路理论上的效率是多少?是100%吗? 比如我有1v的电源,最大100a,我利用各种无源器件做电压转换,升压到100v,我能稳定输出多少电流呢?还是说根本不存在无源升压器件这种东西。如果是,我需要从原来的电源里付出多少功作为代价呢
♥ 26 ↩ 16