上面KRomTz這句話抓到了重點......其實......由能量守恆就知道球不可能永久發光


另說明如下:

樓主問:球內會呈現永久光亮嗎?
這句話表示"觀察者能一直看到光嗎?"或"球能一直發射出光嗎?"

首先,須先了解何謂光?
平常所謂的光,指的是肉眼看得到的光,即可見光(波長約390~750奈米),是屬於電磁波的一部分...

如KRomTz所言,既然"看見發光表示有能量(光)溢出",進入球體的能量(光),一再的由球體穿透出來,總會消耗殆盡.....
但是...既然光可以穿透出來,那表示也有光可以穿透進去.........此為光的可逆性

依史蒂芬-波茲曼定律E=aT^4 (Stefan-Boltzmann law),光(能量)進出球體速率將與絶對溫度的四次方成正比........
(上式中,E為單位面積單位時間內所輻射出之能量, a為史蒂芬-波茲曼常數,T即為絶對溫度)

若球體之絶對溫度高於球外,則單位時間內輻射出的能量多於輻射入的能量,能量漸減,溫度下降；
若球體之絶對溫度低於球外,則單位時間內輻射出的能量少於輻射入的能量,能量漸增,溫度漸升。
最後,球體將達到與外界相同的溫度(室溫).......
依維恩位移定律--輻射光之最大強度波長=0.0029/T(單位:公尺)可知,室溫所輻射出的絕大多數光為遠紅外線(請參閱小弟簽名檔).........肉眼看不到!


結論:此球不可能呈現永久光亮



另外, ggjtwo所提的黑盒子,指的應該是"黑體",史蒂芬和波茲曼研究黑體輻射,得到史蒂芬-波茲曼定律。
而ggjtwo所提"說不定將來能夠用光來發電 這玩意說不定就是未來的光電池喔"
1.由光來發電,早就行之多年
2.本討論中的球擁有定量的光能,要變成光電池當然可行.......但若要此球製造能量,由能量守恆可知........這是不可能的

請問光的『可逆性』是這麼解釋的嗎？一般而言是指光路徑上才這麼用的吧？
現行光電池最主要的問題，還是光電轉換效率吧(其實應該一直以來都是)，
從以前人類就有個夢想-『永動機』的實現，終極的永久能源。但很可惜，依
熱力學的角度來說，這是無法實現的事。翻翻大一普物課本，熱力學的部分，
應該有不少有趣的資料哦。

都說是假設了，可以從光纖來想像一二，

沒有具有質量的物體能達到光速，那愛因斯坦怎麼做實驗...

觀察者影響被觀測物的行為，可說是測不準原理（此非指量子力學中的專有公式）的想法。

是的,光的可逆性,指的是光可藉由同一路徑傳遞

所以我提光的可逆性,意思就是----既然光可以傳出來,當然也可依同一路徑傳進去

愛氏的公式中，『光子』就沒有質量吧？光子有動量沒質量不是嗎？(關於這點實在是
很奇怪)而能量的交換，不見得只侷限於輻射能的部分吧。而且本討論我不解的地方是，
即使在黑體內(開版者應是這個意思吧)，簡單的說有顆不會被消耗掉能量的燈泡。那這和太
陽能電池有什麼直接關係？:confused:你要使用能量，即使能轉換率是1(這也是永遠達
不到的事…)，那輻射能也被你拿去移作它用啦。即使它沒被『吸走』(開版者的意思吧)，光
能自然也不會再亮啊。和燈泡到底是不是在黑體裡應該一點都沒有關係吧？:confused:
開版者的意思反而應該是想像個如何讓光電轉換效益提昇的概念或點子才對吧？

非常感謝各位前輩的深度討論
小弟記得這個問題的起源是從國小看了一本關於永動機的書
無意間想到的疑問
能得到大家的不同見解已受益良多
^^~也希望能有更多的想法加入

1.光子沒有質量嗎?

狹義相對論裡質能互變的公式E=mc^2,已經清楚的描述質量和能量的等價性...

既然要談光子,卻要以傳統的重力質量和慣性質量來定義"質量",那是一大謬誤....

意思就是---光子有質量,而它的質量是以能量來表示.......如下

m:光子質量,h:蒲朗克常數,v:光的頻率,s:光的波長,c:光速

光子能量E=hv=mc^2
=> m=hv/c^2

而光子動量p=mc=hv/c=h/s

光子有能量,有動量,也有質量....

但是光子靜止時是沒有質量的...
因為靜止的光子沒有能量,因此,沒有等價的質量...



2.此球體是否為黑體的確與其能量的輻射無關,所以我前一則的回應,一直並未提到此球體為黑體....我提到的是"史蒂芬和波茲曼研究黑體輻射,得到史蒂芬-波茲曼定律"

當然能量的交換,除了輻射還有對流和傳導......但在這個例子裡,熱的傳導及對流並不明顯,因此著重在熱輻射的部分討論...

樓主的球體若將消耗能量,射入的部分光能其實只不過變為球體之熱能,使球體升高溫度....當其與外界交換能量時,最後總是如我前面所述----達到熱平衡

樓主的球體若不消耗能量,只不過射入的光並未使球體升高溫度.....當其與外界交換能量時,最後仍是達到熱平衡

也就是說此球體是否為黑體並不影響最後熱平衡的結果



3.樓主一開始提這個問題時,其實並不瞭解(我認為是這樣,若有錯請指正)---"此球體發亮即放出光能"的概念...

因此認為既然光跑不出來,就不會使光的能量減少....可以一直保持原有光的能量....這的確是"永動機"的觀念....

但....由能量守恆可知......永動機是不存在的....

這個問題不是,就是黑體輻射,
不過,內在外,外在內,

假設的條件數,還是不足,
所以你的提問,沒有標準解答.

看來這個假設還蠻有趣的
真沒想到構想是來自一本小學的書
煞是有趣
不過我會把這玩意聯想到光電池
是因為在球體內部表面光滑
光入射孔封閉時
不會有任何能量散溢
又因為光不佔體積
才會想到這樣的球體能容納多少能量
是無窮大呢
還是有一定的光容量密度
光滑球面現在是不可能
但不表示將來不能
超導體剛發現時也被人們認為是實驗誤差
一個電動機如果再絕對零度底下運轉
是否就成了永動機呢

在此想問另一個假設
當光子由常溫介質"突然"跳進絕對零度的介質
光的能量會如何轉變