路灯下那个神秘光锥,为什么只有靠近才能看见?
看完这篇你会知道路灯光锥其实是空气里漂浮颗粒散射出来的,距离越近、空气越脏,光锥越清晰
冬天的夜晚,走在路灯下,你有没有注意到——当你靠近路灯的时候,头顶上方突然出现了一个清晰的光锥,像一把倒扣的冰淇淋筒。可你站远了再看,那个光锥却消失不见了。明明是同一盏灯,为什么换个角度就变了样?
光锥到底是什么做出来的?
我们平时说"看见光",其实是一件挺微妙的事。光本身是看不见的——你能看见的,是光"撞上了东西"再反射进你眼睛里的那一部分。就好比你看不见空气,但如果空气里飘着面粉,那一道从窗缝射进来的光柱就清清楚楚了。路灯下的光锥,原理一模一样。空气里漂浮着大量肉眼很难察觉的小颗粒——灰尘、水汽、花粉、微小的雾滴。路灯的光打在这些颗粒上,颗粒把光向四面八方散射出去,其中一部分就散进了你的眼睛。你看到的"光锥",其实是无数个被照亮的小颗粒连成的轮廓,而不是光本身有形状。
为什么非得靠近才能看见?
这就要说到一个关键的事:散射出来的光,本来就不强。你站在十米开外,那些颗粒散过来的光,跑了这么远,到了你眼睛里已经稀稀拉拉、弱得可怜,完全淹没在夜晚环境的杂散光里,你根本注意不到。但你走近了,颗粒到你眼睛的距离短了好几倍,进入眼睛的光的亮度会随距离平方成反比地增强——通俗说就是:距离缩短一半,光强可以增加到原来的四倍。所以站在灯下面两三米的地方,那个光锥突然就亮起来、清晰起来,好像凭空出现了一样。另外,你站在灯正下方往上看,视线方向恰好顺着光束的走向,等于你是"顺着光锥的轴在看",能同时看到最多的被照亮颗粒,自然形状最明显。
为什么雾天、冬天光锥看得更清楚?
有没有发现,空气越湿、越有雾气的夜晚,路灯的光锥越好看,边界越清晰?道理很简单:雾气其实是大量微小水滴悬浮在空气里,比普通灰尘颗粒大得多,散射光的能力也强得多。水滴越多,被照亮的"小灯泡"越密集,光锥就越明亮、越实在。这也是为什么上海、重庆这种湿度大的城市,冬天夜晚的路灯下光锥特别壮观,而干燥的西北内陆,同样的路灯看上去却干净清爽、几乎没有光锥。顺带一提,激光笔打出的那道光柱也是同样原理——在洁净空气里激光几乎"隐形",对着烟雾一打,光柱立刻清晰可见。所以"光柱"本质上是空气脏不脏的一面镜子。
下次走在路灯下,不妨抬头认真看一眼那个光锥——你其实是在用眼睛"称"空气里的灰尘有多少,这是一台免费的、随时随地都能用的空气污染"探测仪"。