女士們,先生們,老少爺們兒們!在下張大少。
古人有個傳說,天上有位神官,名叫"千里眼",每當人間發(fā)生疾苦,他就會施法查看然后上報天庭。所以我們自然認為千里眼是神仙的超能力。
但在特殊條件下,肉眼凡胎的我們也能看到很遠之外的物體。例如,我們算一算,在一片漆黑的夜晚,你離多遠可以看見一根燃燒的蠟燭。
要搞定這個問題,得先知道人眼能察覺到的最小光量。假設(shè)人眼在適應(yīng)黑暗后能感知到的最小光子數(shù)量是10個,人眼的分辨時間是0.1秒。也就是說,10個光子必須在0.1秒內(nèi)同時到達才能被我們感知到。
那么,一個光子的能量有多大呢?我們可以用光子能量公式計算。此處,h是普朗克常數(shù),c是光速,火焰大致為橙黃色,因此可以假設(shè)波長約為580nm。
由此,我們把光子能量轉(zhuǎn)換為功率,10個光子在0.1秒內(nèi)產(chǎn)生的最小可感知功率為:
人的瞳孔直徑約為4mm,則面積為πr^2,即50mm2。
這意味著我們能感知的最小功率密度為
下面,我們來估算蠟燭火焰的光通量。我們可以用跟蠟燭類似的USB小夜燈作為類比,這類燈功率多在1W左右,考慮到光源效率,我們估計它的光功率為0.1W。
現(xiàn)在,我們終于可以計算距離了,假設(shè)人眼到蠟燭的距離為r,則燭光以r為半徑的球體傳播,其面積A=4πr^2。因此,距離蠟燭r處的功率密度p=0.1/A。則:
千里眼雖然夸張了些,但108km也不近了。北京人點支蠟燭,天津人沒準能看到。
當然,在這個距離上,我們無法看見蠟燭,只能依稀感到它的存在。
青山不改,綠水長流,在下告退。
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