关灯后，灯光到哪里去了？

大v

有一个封闭的房间，没有门窗，天花板、地面和四壁都是用不透光的材料制成的。天花板、地面、四壁整个铺满巨大的镜子。房间内有一盏电灯，开关在房间外面。房间内有一个摄像头，对准电灯。
我在房间外按动开关，打开室内的电灯，通过摄像头的影像可见，室内的电灯亮了。
然后，我关掉电灯，通过摄像头可见，室内一片漆黑。
请问：刚才开灯时，电灯放射出的灯光中的光子到哪里去了？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/21039981

长长的路

以前从来没有想过这个问题，在看到这个问题之后才发现生活当中真是无处不是物理知识。这个问题和我的研究的领域正好相关，所以我试着来回答一下这个问题，可能水平不够，回答的不好的地方还希望大家理解。这个问题其实是物理学当中非常重要的一个问题，也和2012年物理学诺贝尔奖有关。
室内的光子在开关被关掉的一瞬间其实就已经被吸收了。
1、空气当中有很多的气体分子，微粒都会对光有吸收和散射的作用。
2、镜子本身对光也有吸收作用，世界上没有任何一块镜子可以100%反射所有的光。
3、由于用的是电灯，电灯的灯光的不是单色光，是混合了很多波长的光。而对于覆盖范围波长很广的复合光，要找到一块好的镜子来反射光就更难了。
4、而且要在一个房间里面铺那么大的镜子还要求镜子反射率很高的话就难上加难。
5、普通的摄像头反应太慢，看不到灯光慢慢消失的过程。
那么我们假设镜子反射率R是80%，空气不吸收光。房间长宽高各为3米，光速近似为3x10^8m/s。那么大约要多久会有70%的光子被吸收呢？下面是近似的计算。
                               R^(3*10^8*t／3)=30%
我们得到时间t 约为 54 ns. 这么短的时间，人眼睛根本就无法发现。而且题主说的是一般的摄像头，也根本看不到这个现象。以上的原因也就造成了题主所说的现象。
然而如何让光关了之后，还能让光再“亮”一会，科学家在这个方面做出了很大的努力。比如2012 年诺贝尔物理学奖获得者塞尔日·阿罗什（Serge Haroche）与戴维·瓦恩兰（David J. Wineland）的研究就和这个有关系。



基于塞尔日·阿罗什与戴维·瓦恩兰对量子系统控制做出的贡献，2012年物理学诺贝尔奖被颁布给了这两位科学家。法国物理学家阿罗什建立了物理学的新领域，腔量子电动力学，其通过光学腔或微波腔来控制原子属性，阿罗什专注于微波实验，将微波技术反过来使用，即使用腔量子电动力学来控制单独光子的物理性质。



2012年，因为研究能够量度和操控个体量子系统的突破性实验方法，David J. Wineland与法国物理学家塞尔日·阿罗什共同荣获诺贝尔物理学奖

科学家只在几个方面上改进了题主“实验”当中的一些仪器。
1、不再用灯光而是用激光。由于激光波长范围很小，可以算是非常好的单色光源。
2、还是用镜子，只用两块镜子（叫做光学腔(Optical cavity)）。镜子的吸收率可以低于0.0001%。（如下图是我实验室的Optical cavity），光从一个镜子进入腔内然后在里面不断反射。



我们实验室的某一个optical cavity

3、科学家用更快的“摄像机”。实验室一般用光电二极管来探测光信号。一般的都可以探测几十个ns 的光信号。



我们实验室的某个光电二极管，反应时间约为9ns，如果用这个二极管来探测，就可以看到灯光慢慢变暗的过程。

4、实验室把镜子放在接近真空的环境之下，这样光就不会被空气吸收。
就是这样简简单单的一个问题，两块镜子，光就可以在里面“亮”几毫秒，是之前我们计算54ns的几万倍到几十万倍。



当把光关掉之后，光可以再“亮”2.7ms

而这两个镜子相关的研究和科学就叫做腔量子电动力学（CQED）。CQED在物理学的的很多领域都有相关的应用，也对物理学的发展做出了很多贡献。以后有机会再慢慢讲吧。
所以说如果一个人在生活当中注意观察，发现问题，并因此产生兴趣，努力研究而解决问题的话，下一个诺贝尔奖得主可能就是这种人当中的一个。
由于是以回答问题的形式，物理学当中很多的专业术语都舍弃不用，只希望大家能更好地理解相关的物理，并且培养大家的兴趣。
各位大佬路过点赞，或者加关注。谢谢！满1万赞爆我和David.Wineland的合照，超刺激的。
参考文献：
Della Valle, F., et al. "Extremely long decay time optical cavity." Optics express 22.10 (2014): 11570-11577.

清风寡欲

题主的这个问题很不错。事实上，我小时候也这么想过。
光其实就是能量。我们常说物质的运动速度不可能超过光速，更准确地说，应当是物质运动的速度不可能超过能量传播的速度。
既然光是能量，那么题主的问题就比较容易回答了。
我们来设想题主所描述的密闭房间，它的温度是某一个定值。现在我们把灯光灭了，最后的光被墙壁或者其它物质吸收，变成热能，最后散发到房间的空间中，使得房间最后的热量趋于平衡。在一定时间后，房间内的熵趋于最大值。


由于房间并非绝热系统，房间内的温度会逐渐降低，一直降低到与室外温度达到平衡，这就是最终态。同时，房间内还存在一定的温度梯度。例如门窗边的温度最低，而相对密闭处的温度较高。
我小时候看了许多科普书，对熵增原理一直没有弄懂。我想：既然房门内的灯光已经熄灭，房间内的温度场逐渐平衡，最后达到最大值。但我走进久久没有人居住的房间内，总觉得很凉，这难道不是熵减少吗？
到了学校后，把这个问题问老师，老师却说我是“神经病”，问的是什么弱智问题！
老师在学生的心目中，她的地位远远超过家长。被老师这么一说，我从此一直怀疑我自己是不是弱智，就此在心里种下一个阴影，一直到参加工作并取得一定的成绩后才逐渐消散。可见老师的话是何等重要。
后来读了《普通物理》，还有《物理化学》等课程，才发现这个问题很不简单，它的背后有着大量的现代物理知识。小学老师水平有限，难怪她要说我是神经病了，笑！
忘了什么时候看过一本书，书名是《天空为什么是黑的？》。书中就谈到了房间的熵，看后很有启发。可惜这本书绝版了，不然我一定推荐题主去阅读。


再讲另外一件往事。
我在国企搞技术革新时，需要对某种化学物质的结晶过程做比较详细的了解。由于企业不同于大学，实验条件有限。于是我把此物质放在马弗炉（电炉）中，把它加热到熔化，然后让它自然冷却结晶。可是马弗炉降温太快，观察不到理想效果。
后来才知道，此物质冷却结晶时必须在高压状态下才行，有点类似金刚石晶体。为此，我专门设计了一台电炉，炉内空间是密封的，能承受10MPa的高压。然后用硅碳棒加热到600度，接着就让它降温，降温曲线自动控制，平均每小时降温0.5度，每降温10度就恒温1小时，然后再降温，直至炉温低于100度就停电开炉。（能猜到这是什么晶体吗？）
测试后，发现效果还是不好，结晶体很散，并且与非晶体混杂在一起，连分离的可能性都没有。原因很简单，有点类似题主说的房间：硅碳棒停止通电后，炉温开始下降，但被加热材料本身就有热量，而炉门处温度下降最快，于是产生了温度梯度，使得材料结晶受到影响。
最后，在炉内安装了辐射高温计和热电偶，并且把硅碳棒独立出去，加热一个单独空间，再用风机把热风吹到炉内，风道开口也自动控制。如此一来，炉内温度场的均匀性得到解决，该物质的结晶终于有了理想结果，实现了我的目的。
突然想到小时候的一个疑虑：当我拿手电朝天上射出一束光，这束光1秒多钟后到达月球，然后再射向茫茫夜空，从此就了无音信。这束光的归宿是什么？爱因斯坦说宇宙是有限而无边的。既然宇宙存在平均质量，所以光走的路径会弯曲，那么这束光还会回来吗？


大雨落幽燕，知向谁边？有点伤感。

检验医师

光子被吸收的答案已经无需多说
但我需要补充一点，我认为题主可以还没有意识到
即使你开着灯，你看到的光也都是随时新出来的光子，他们消失的速度非常之快，因此不要以为你开着灯的时候，他们就没消失，只不过是开着灯的时候源源不断的有新的光子出现罢了

检验医师

我们知道，自然界的物质形态有很多种。譬如说实物、场、暗物质、暗能量等。我们日常所提到的物质，严格地讲应该叫实物――即由原子/分子构成的物质。场是传递相互作用的物质。
举一个简单的例子：你每天清晨起来，睁开眼看到的就是一系列物体――牙刷，牙膏，漱口杯、水等等。这些物体都是由自旋为半奇数（波函数交换反对称）的费米子――电子、质子、中子构成的，它们就是构成原子的基本粒子。而当你举起牙刷，让它在你口中上下运动的时候，你手指表面的原子与牙刷表面的原子紧密接触会产生分子斥力，也即电磁相互作用力 ，这个力将改变牙刷的运动状态。而力是由自旋为整数（波函数交换对称）的规范玻色子（光子）与物质粒子（电子）相互作用的宏观表现。光子充当了传递分子间电磁相互作用的媒介。
平常生活，你也会注意到你自己和你身边的物体都很稳定，不像电灯泡在打开时发光，熄灭时却不亮了。这是因为构成物体的费米子之间服从
泡利不相容原理，它们相互之间保持着适当的平均距离，因而十分稳固不会塌陷。当然，这也是元素周期表存在的原因。与费米子相对的玻色子，如光子，却能在灯泡发光时大量产生，而在灯泡熄灭时消失得不见踪影。原因是光子数在相互作用的过程中（准确地说是拉矢量中存在导致光子数不守恒的项）不是守恒的，而费米子数目却是守恒的，因此其表现得并没有费米子那么稳定。

卡卡

同意
@Fan和
@赵永峰的回答，关灯后，我们看不见光，主要是因为光子被墙体，即组成墙体的分子吸收掉了。
不同意光电效应，首先光电效应一般是发生在金属，而且是金属表面而言的。结果是光子被金属表面原子的电子吸收，用于克服表面势垒，然后电子逃离金属，同时金属因为失去电荷而带正电。即便家中的墙体某些地方有金属，这种情况也不可能发生。定量的考虑，比如镁，逸出功为5.9E-19J，计算下就可以得出光的波长必须小于337nm, 属于紫外范围吧，这不是一般光源可以提供的。
灯的作用，实际是提供了产生光子的源头。我们看见光源，是由于气体分子的散射，墙体分子的散射(气体分子，墙体分子在电磁波的作用下，偶极发生阻尼振动，除了吸收一部分能量用于克服阻尼，还会重新发出电磁波，即散射). 由于光子不断地被电灯产生，所以这个过程不断发生。当灯关闭后，由于阻尼的存在，能量被耗散掉，这个过程非常快，估计在10-19s量级。经典电动力学中有描述光和物质相互作用的经典理论，它能够解释一大部分的现象。晶体对光的吸收可以参考固体物理。
如果墙体中有荧光分子，情况就不一样了，荧光分子由于特殊结构的电子结构，在外界光源没有以后，电子重新回到基态(这个过程很复杂，内转换，偶极跃迁等等)，发出可见光。这个时候，凭借这种微弱的发光，可以模糊看到一些东西。