用放大鏡聚月光可以點火嗎?

時間 2021-05-29 22:23:01

1樓:零度君

據說滿月的亮度是太陽的是10萬分之一,假設我們可以用乙個5cm直徑的凸透鏡點燃火柴,那麼你需要10萬被面積(直徑15m多點)的凸透鏡,而且還要保證光斑大小和那個小鏡子一樣,還有透光率

還有,這是在月球反光和太Sunny頻率分布完全一致的假設,其實是不可能完全一致的

2樓:夜白

上面說因黑體輻射所以不行的的簡直莫名其妙。

問個最基本的問題:可見光的黑體輻射溫度是多少?

如果你能看見月亮,你看到的是月亮的黑體輻射嗎?

剩下的就很簡單了:用折射鏡或者反射鏡聚焦足夠的月光就可以點燃。不需要考慮焦點是否是精確的點,我們要的不是光攜帶的資訊,我們要的是能量,單位面積能量足夠高時當然能點燃。

3樓:重離子貓貓

首先計算功率密度,剩下的就是你能不能做出來這麼大的聚光鏡片,反射式還有可能,透鏡基本放棄吧,估算一下這個直徑,地球科技是做不出來的。

4樓:

地球上的透鏡恐怕不行,但反射鏡組是肯定可以的。

首先月亮在這裡就相當於乙個40萬分之一效率的漫反射鏡,其自身沒達到熱平衡態,不能視作光源。

假設10cm透鏡把日光匯聚到2mm*2mm的空間可以達到點燃條件,其實這裡透鏡組就起乙個10e4量級的能量匯聚作用。由於月光是日光的40萬分之一流強,我們只需要設計乙個4*10e9量級的匯聚光學組就可以了。

現在時間上似乎沒有這麼畸形的光學元件,不過我們可以設計乙個。

比如我們以500m的八分之一球面作為孔徑,只需要2cm*2cm的匯聚程度就可以實現相同的能量密度了,500m,2cm*2cm以我粗淺的光學能力,似乎設計成1cm*1cm的平面鏡陣列都可以實現這個匯聚效果了吧。。。。在這樣的面積上敷設如此多的反射元件也許有點喪性病科,但輔助以自控技術,肯定是可以實現的。

5樓:阿達西

不邀自來, 關於這個問題我想之前的回答都沒有答到點上,

我們可以這麼想,太Sunny裡面含有各種射線,就叫各種能量吧, 當然也包括光, 光是什麼,是能量的外在表現形式, 月球也好,鏡子反射也好,它們只能反射光,或者說他們本身並沒有反射能力,只是可以顯示自己受到能量(就是太陽的各種射線)干擾而表面不穩定的能量發出來的光,我們恰好看到它但是月球的結構和配置並不能反射太陽的能量,所以我們只能看到光。

so......結論就是,這是跟使用什麼樣的放大鏡沒啥關係。

6樓:Hao6

我記得北韓最高領導人金先生說要在晚上登上太陽,因為晚上太陽溫度低,光線弱,所以晚上月亮反射的太陽光應該點不著東西。就醬。

7樓:丟貓

仔細計算,發現原來的計算果然有很多錯誤,輕下結論了。

光學系統的轉移效率取決於自身焦距和輻射源的直徑和距離,形成的光斑直徑不小於輻射源直徑*自身焦距/距離(不考慮衍射),最終聚焦的功率密度最大等於輻射源表面功率密度,確實等於被物體原表面包圍,這需要同時使用乙個透鏡和乙個反射鏡來聚焦光能。而如果只使用透鏡或者反射鏡,那麼聚焦的功率密度只有輻射源表面的1/2,溫度最大只有輻射源表面的0.84倍。

8樓:Mr.Two

當然可以。

首先:找個大月亮(十五的月亮十六圓)

然後:在月亮和紙巾之間放入大號的放大鏡,越大越好。

最後:用事先準備好的打火機,一點。就著。

9樓:pansz

純粹從理論上講,用簡化的物理模型來看,是不能的。原題目問的是理論上能不能,說不能,似乎並沒有錯。

實際上,如果更全面的考慮,其實答案是的。

無論做數學,還是做物理,我們都已經習慣了對模型進行簡化,在這個簡化的模型中能夠得出理論上的結果。——比方說中學物理經常說:冰水混合物的溫度是零度。

——這句話從物理理論上來看是對的,然而常識卻覺得它不對。

冰水混合物的溫度是零度,這是穩定狀態,中學物理研究的只是穩定的平衡狀態,所以冰水混合物當然必須是零度。——然而常識告訴我們:如果剛剛把冰放進去,冰的溫度當然可以低於零度,水的溫度當然可以高於零度,他們完全可以處於這種不平衡,不穩定的狀態,從而推翻冰水混合物必須是零度的規則。

月光點火的問題,其實簡化一下,就類似於這種說法:給定乙個有限流強的光,不限定時間,並且允許新增各種裝置,能否把目標物體加熱到比光源的熱平衡溫度更高的溫度?

我的回答是:如果只考慮熱平衡狀態,顯然是不可以的,但熱並不是平衡的,我們完全可以讓它可以。

用月光加熱紙片,紙片同時也會向外輻射出熱量,如果這些熱量都直接消失了,那麼月光永遠不能讓它達到燃點。

不過,假定這些熱量消失,只是你做物理題的時候的理想情況。現實中你並不能假定紙片輻射出的能量全部直接消失

現實中,紙片輻射出的能量並非全部消失,它可能在區域性會短暫的造成高溫,這個溫度可以高於光源的理論溫度。

因而,我們可以製作各種裝置,讓物體輻射出來的能量反射回去,或者將熱量限定在很小的乙個空間內,或者儲存輻射出來的能量,讓它迴圈回去用於加熱紙片。這樣,經過足夠長的時間,積累的能量當然就可以讓紙片被加熱到超過燃點了。

結論:能,我們甚至不需要非常大的透鏡組,只需要乙個合適的儲能裝置即可,只要能夠將被加熱物體輻射出去的能量捕捉住,給定足夠的時間,就可以實現在只有月光的情況下點燃物體。

==題外話:

這個問題讓我想起,那個經典的,一公斤的水能否浮起一公斤的物體的問題。

物理定律說,浮力等於排開水的重量。——所以大多數人眾口鑠金的說,一公斤的水肯定不能浮起一公斤的物體。

但,做這道物理題的時候,很多人忽視了:排開的水到哪去了。

現實是:如果我們把排開的水再加回到容器中,可以使得等效的排開水量遠遠大於一公斤。一公斤的水浮起兩公斤的物體,甚至十公斤的物體,也並不是稀奇事。

10樓:

問題有很嚴重的漏洞:

1、月光不是黑體輻射,而是太陽反射光與月球黑體輻射的和,如圖:

而月球的溫度是變化的,因為它將部分光能轉為熱能,熱能再發生黑體輻射:白天,在Sunny垂直照射的地方溫度高達127攝氏度;夜晚,溫度可降低到零下183攝氏度。

所以如果將月球固定化,月球的表面溫度還可以繼續上公升。如果保溫完善,月球最高溫度也是6000K。

2、假設月球就是6000K日光黑體輻射的反射和最高127攝氏度的自身黑體輻射

那麼匯聚月光加熱物體,如果保溫效果極好,那麼物體的溫度要高於127攝氏度,然後物體的輻射反過來開始加熱月球,最終的結果還是看月球的保溫

匯聚光最佳的就是用光源包圍物體,如圖:

11樓:無花果

設想乙個模型,太Sunny照到一凸面鏡(模擬月亮)反射用凸透鏡再聚焦能不能點燃物體?月光本質是太Sunny反射,只要聚焦率夠,聚集足夠光強自然可以點火。

12樓:

我不是什麼學霸,更不懂什麼高階的物理知識,我只想用大白話來答一發理論上,假設你有無限大的透鏡,把整個月亮反射的全部光聚在一平方厘公尺上,我覺得鋼鐵都能瞬間燒穿實際上,你沒有無限大的透鏡,而且光在穿透透鏡的時候本身好像也會消耗一定能量。

13樓:

仔細想了一下,以前一直在懷疑如果把透鏡換成反射鏡會怎麼樣,一直糾結於此。

我現在的結論是這樣的:

如果在接通光路的一瞬間,停止了太陽照射,那麼,通過反射聚光鏡或者透射聚光的方法都無法把聚焦點的溫度提高到超過月亮的溫度。原因在於在這個熱系統中,不再有新的熱源,月亮和聚焦點的熱交換是遵循第二定律的。必須注意到光線可逆,因為如果聚焦點溫度高於月球,那麼聚焦點就會把熱量原原本本還給月亮,要知道聚焦點也會發出輻射,根據光路可逆,發出的輻射一定還給了月亮。

原來問題的解發布錯在:月亮持續被太陽照射。

那麼我們可以假想我們的匯聚點是乙個鏡子,這個鏡子把月亮發出的所有光線又返還一半給月亮。那麼月亮由於時間上積累,溫度會越來越高,相當於匯聚點如果想蒐集能量的話,不需要全部返還給月亮,只要反射一半再吸收一半就會持續公升溫。因為月亮也在公升溫。

所以我結論第二條就是:如果允許太陽繼續照射,匯聚點溫度會點燃東西的。

而我最後還有乙個疑惑:如果考慮輻射傳播有光速,那麼是不是存在乙個短的時間點,黑體輻射的兩個物體溫度超過二者平均溫度?或者這麼說,就本題目來說,假想實驗中「如果a溫度高於b了那麼b就會把熱量還給a」,還給a是有時間差的,比如地球和月亮間有1秒多。

那麼是不是意味著光速會影響第二定律的表示方法?比如引入漲落和時間平均?

14樓:張召

都是乙個個大神,實在是算不出來,看到這個問題的第一感覺是,我試過聚月光但是連火柴都沒點著,當然那天是半月,下次試試滿月,估計還是點不著的

15樓:迷路

i.jandan.net/2016/02/14

/whatif-145.html

重新貼一下我的回答

「事實上透鏡在這題裡並不存在任何意義,原因作者已經說明因為透鏡不會做功。

只考慮太陽和地球上的黑體的情況下,一開始黑體的溫度比太陽的溫度低,黑體溫度就會在Sunny的照射下公升高。一旦黑體的溫度達到太陽輻射出來的溫度,或者由於內因黑體本身溫度高於太陽的輻射溫度,黑體的能量輻射就會大於太陽對這個黑體的能量輸入,於是黑體的溫度就會下降。所以黑體溫度不會超過照射它的物體的輻射溫度。

樓上的人認為被照射體溫度會一直上公升的原因是,你們完全不考慮被照射的黑體自身也是會放出輻射的,尤其是它被加熱到極高溫的情況下。

同理月球也是如此,此題中,不管有沒有透鏡,月球作為漫反射的太Sunny它本身也可以近似為乙個黑體輻射源,它和地球上的某個黑體之間的相互作用,理想狀態下都是它們達到平衡溫度,即月球受光面的平均溫度100度。」「

@Vito: 所以說你還是沒有看懂我所說的「當小黑體溫度超過大黑體時小黑體也會輻射出能量給大黑體最後達到大小黑體的平衡溫度」當小黑體一開始沒有對大黑體做任何能量貢獻時其實就是大黑體的溫度

你沒有搞懂一點是「不存在不做功而能把能量聚焦的東西」這違背熱2定律。此題中的凸透鏡小黑體的輻射也可以返回去「聚焦」給大黑體」

」其實作者解釋聚光度有點打哈哈的意思這不是問題重點,不過作者每次都衍生很多知識內容所以也見怪不怪了。

重點是「不做功的東西是不能單向聚焦的!不做功的東西是不能單向聚焦的!不做功的東西是不能單向聚焦的!」

在月光(其實不是平行光)「聚焦」到地球上的小物體時,小物體的輻射也在「聚焦」(其實是透過透鏡發散)到月球上,尤其是假設小物體溫度極高的情況下我們就不能忽略小物體對月球的輻射貢獻了。

說白了其實這題說出「透鏡聚焦」一詞,就已經是理想的平行光條件了。然而其實所有過程都不是物理意義上的「聚焦」」

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