除了部分特殊的紙,紙的燃點一般在130~255.5℃之間。通常,用放大鏡聚光點燃或者燒穿紙張,需要在陽光下進行,因為只有匯聚陽光到一個點上才能產生足夠高的溫度點燃紙張。
那么在月光下,能否將月光匯聚到一個點上點燃干燥的紙張呢?
有人說月光是冷光,熱量無法從溫度較高的物體傳遞給溫度較低的物體,因此無法利用放大鏡聚焦月光點燃紙張!真是這樣嗎?
利用平面鏡反射太陽光到室內陰暗處,用放大鏡聚焦照樣可以用來點燃火柴紙張。實際上,月亮也是一面鏡子,只是它的反射率沒有大家梳妝用的平面鏡高。月光確實是反射的太陽光,可不管是月光還是太陽光,它們本質上都是電磁波,只是在強弱和光譜上有很大差別。
在量子力學中,光子是傳遞電磁相互作用的傳播子,光具有波粒二象性,既是電磁波,也是粒子,可以看作純能量體。溫度是大量實物粒子熱運動的劇烈程度的表現(xiàn),按照溫度的定義,光并沒有熱冷之分。
日常生活中常說的冷光和暖光,指的是色溫,這在燈光、顯示器等性能參數(shù)中比較常見。色溫不是指光的溫度,而是光線中顏色成分的計量單位。如果某光源發(fā)出的光與某一溫度下黑體所發(fā)出的光的光譜成分相同,就稱為這一溫度下的色溫,計量單位為K(開爾文)。如10瓦燈泡發(fā)出的光的光譜與絕對黑體在2500℃時的光譜相同,那么這只燈泡發(fā)出的光的色溫就是2773K。
可見,月光聚焦后能否點燃紙張,與它是冷光還是暖光并沒有關系。
理論上,用放大鏡聚光的過程就是在一個點上增加能量的過程。無論是陽光還是月光,它們都屬于電磁波。只要能將足夠多的光匯聚到一起,能量必然增加。當能量匯聚到一定的強度,使聚焦點處的溫度達到紙張的燃點,就可以點燃紙張。因此,從熱力學的角度看,即使是月光,也可以利用放大鏡聚光點燃紙張,只是你需要一個非常大非常大的放大鏡。
相對于太陽光,月光的強度要弱很多,這是因為月球表面的反射率只有大約 12% 左右。此外,月球表面的反射率還隨著月球表面的不同區(qū)域而有所不同。晴天正午時分,太陽光的光照強度可達8萬勒克斯。晴天滿月時,月光的光照強度只有0.2勒克斯。相較而言,月光強度大約只有太陽光的40萬分之一,與太陽光相比真的是弱很多。
根據(jù)太陽光的強度,在地表理論上只需要一個直徑為約1.5厘米的放大鏡即可匯聚足夠強的光線在較短的時間內點燃紙張。
雖然理論上可以利用月光點燃紙張,但利用月光點燃紙張的實際操作是很困難的,因為月光相對于陽光的能量密度實在太低,所以需要比陽光增加很多倍的面積接收光線并匯聚起來,才能獲得足夠的能量使紙張達到燃點。
計算表明,要匯聚足夠強的月光點燃紙張,理論上需要一個直徑9米以上的放大鏡才行。然而這么大的放大鏡,在現(xiàn)實世界中很難找到。放大鏡本質上就是一個凸透鏡,那么有一點也不能忽視,那就是凸透鏡的聚光能力。