Φανταστείτε ένα δωμάτιο χωρίς παράθυρα, φωτισμένο μόνο από μία λάμπα. Πατάτε τον διακόπτη και μέσα σε μια στιγμή επικρατεί απόλυτο σκοτάδι. Τι συνέβη όμως στο φως που γέμιζε τον χώρο μόλις ένα κλάσμα του δευτερολέπτου νωρίτερα; Και κυρίως, πού πήγαν όλα αυτά τα φωτόνια;
Η ερώτηση μοιάζει απλή, σχεδόν παιδική, όμως πίσω της κρύβεται μια ενδιαφέρουσα εξήγηση της Φυσικής. Για να καταλάβουμε τι ακριβώς συμβαίνει όταν σβήνουμε μια λάμπα, πρέπει πρώτα να δούμε πώς συμπεριφέρεται το φως μέσα σε έναν κλειστό χώρο.
Τι ακριβώς είναι το φως
Το φως αποτελεί μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ένα μέρος της οποίας μπορεί να γίνει αντιληπτό από το ανθρώπινο μάτι. Μπορούμε να το περιγράψουμε μέσω των φωτονίων, των κβάντων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, τα οποία παρουσιάζουν τόσο σωματιδιακές όσο και κυματικές ιδιότητες.
Όταν μια λάμπα φωτίζει ένα δωμάτιο, τα φωτόνια κινούνται στον χώρο και αλληλεπιδρούν με τις επιφάνειες που συναντούν. Ένα μέρος τους ανακλάται από τους τοίχους, τα έπιπλα και τα υπόλοιπα αντικείμενα και τελικά φτάνει στα μάτια μας. Έτσι μπορούμε να αντιληφθούμε το περιβάλλον και τα αντικείμενα γύρω μας.
Η ίδια η λάμπα, πάντως, δεν λειτουργεί σαν αποθήκη φωτός. Στους παραδοσιακούς λαμπτήρες πυρακτώσεως, για παράδειγμα, το ηλεκτρικό ρεύμα θερμαίνει ένα λεπτό νήμα σε τόσο υψηλή θερμοκρασία ώστε αυτό να εκπέμπει ορατό φως.
Μόλις διακοπεί η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, η παραγωγή νέου φωτός σταματά πολύ γρήγορα.
Τι συμβαίνει, όμως, με τα φωτόνια που έχουν ήδη εγκαταλείψει τη λάμπα και βρίσκονται μέσα στο δωμάτιο;
Γιατί το σκοτάδι έρχεται σχεδόν αμέσως
Η απάντηση βρίσκεται στις ίδιες τις επιφάνειες που μας περιβάλλουν. Τα φωτόνια δεν εξαφανίζονται μυστηριωδώς όταν κλείνουμε τον διακόπτη. Απορροφώνται από την ύλη.
Όσο η λάμπα παραμένει αναμμένη, παράγονται συνεχώς νέα φωτόνια. Αυτά φτάνουν στους τοίχους και στα αντικείμενα, όπου μπορούν να ανακλαστούν, να απορροφηθούν, να διαπεράσουν ένα υλικό ή να οδηγήσουν σε επανεκπομπή ενέργειας.
Η ανάκλαση και η απορρόφηση εξηγούν σε μεγάλο βαθμό και τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τα χρώματα.
Ένα κόκκινο αντικείμενο, για παράδειγμα, εμφανίζεται κόκκινο επειδή ανακλά περισσότερο το φως στα μήκη κύματος που αντιλαμβανόμαστε ως κόκκινο και απορροφά μεγάλο μέρος των υπόλοιπων μηκών κύματος. Η ενέργεια του φωτός που απορροφάται δεν χάνεται, αλλά μετατρέπεται κυρίως σε θερμική ενέργεια.
Πόσο γρήγορα «εξαφανίζεται» το φως
Το εντυπωσιακότερο στοιχείο βρίσκεται στην ταχύτητα με την οποία συμβαίνουν όλα αυτά.
Το φως στο κενό κινείται με περίπου 299.792.458 μέτρα το δευτερόλεπτο. Σε έναν συνηθισμένο χώρο, επομένως, χρειάζεται ελάχιστο χρόνο για να διανύσει την απόσταση από τη μία πλευρά του δωματίου στην άλλη.
Όταν κλείσουμε τον διακόπτη, τα τελευταία φωτόνια που έχουν ήδη παραχθεί εξακολουθούν να κινούνται. Προσκρούουν σε μια επιφάνεια, ένα μέρος τους απορροφάται και ένα άλλο ανακλάται προς διαφορετική κατεύθυνση. Στην επόμενη σύγκρουση απορροφάται ακόμη μεγαλύτερο μέρος της εναπομείνασας φωτεινής ενέργειας.
Η διαδικασία συνεχίζεται εξαιρετικά γρήγορα. Έπειτα από διαδοχικές ανακλάσεις, τα φωτόνια του ορατού φωτός απορροφώνται σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα ώστε ο άνθρωπος δεν μπορεί να αντιληφθεί τη μετάβαση.
Γι’ αυτό, στα μάτια μας, το δωμάτιο φαίνεται να σκοτεινιάζει ακαριαία.
Το δωμάτιο δεν μένει πραγματικά χωρίς ακτινοβολία
Υπάρχει όμως ακόμη μία ενδιαφέρουσα λεπτομέρεια. Η ενέργεια που απορροφήθηκε από τους τοίχους και τα αντικείμενα δεν εξαφανίστηκε.
Μετατράπηκε, μεταξύ άλλων, σε απειροελάχιστες ποσότητες θερμικής ενέργειας. Κάθε αντικείμενο με θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπει θερμική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Στις συνηθισμένες θερμοκρασίες ενός δωματίου, μεγάλο μέρος αυτής βρίσκεται στο υπέρυθρο φάσμα, το οποίο δεν είναι ορατό στα ανθρώπινα μάτια.
Έτσι, όταν πατάμε τον διακόπτη, το δωμάτιο δεν μετατρέπεται σε έναν χώρο όπου δεν υπάρχει καθόλου ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Απλώς σταματά να υπάρχει αρκετό ορατό φως για να μπορούμε να δούμε. Τα φωτόνια που φώτιζαν τον χώρο έχουν απορροφηθεί από την ύλη και η ενέργειά τους έχει μετατραπεί σε άλλες μορφές.
Κάπως έτσι, μια από τις πιο καθημερινές κινήσεις –το πάτημα ενός διακόπτη– κρύβει πίσω της μια ολόκληρη αλυσίδα φυσικών διεργασιών που ολοκληρώνεται τόσο γρήγορα ώστε για εμάς μοιάζει απολύτως στιγμιαία.
Διαβάστε ακόμη
Ποιος αγοράζει τις χαμένες βαλίτσες των αεροδρομίων;
Αναπτυξιακή Τράπεζα: Το νέο «στοίχημα» των 5 δισ. ευρώ για τις μικρομεσαίες επιχειρήσεις (pics)
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφθείτε το Πρώτο ΘΕΜΑ
Σχολίασε εδώ
Για να σχολιάσεις, χρησιμοποίησε ένα ψευδώνυμο.