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我要用激光瞄准月亮多久才能看到一个圆点?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-01-02 10:04:52

这里有两个可能的问题。第一个问题很简单,激光往返月球需要多长时间。

我要用激光瞄准月亮多久才能看到一个圆点

月球距离地球约384000公里。光速为299,792,458米/秒。旅程是往返的,所以:

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然而,如果问题真的是关于看到点的,你不会看到,永远。

光束发散。以手电筒(torch)为例。为什么如果你离墙20米远,光就能照亮它,但如果你离墙40米远,光就不能照亮它?

这里发生了什么?有什么东西阻止光传播那么远吗?不,光是畅通无阻的,40米对光子来说不算什么。但是光束随着距离的增加而变得越来越大。所以,在手电筒的透镜上,光子密度非常大的横截面非常明亮,但随着光束变宽,这些光子分布在更大的区域。光密度变小,光束变暗。

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非常昂贵的激光器被设计来最小化这种光束的传播,称为散度——但它们无法阻止它。我们确实反射了月球上的激光。更准确地说,我们用阿波罗号宇航员留在月球上的镜子反射激光。

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虽然月球在我们看来很亮,但那只是因为太阳向它发射了太多的光。月亮像炭一样是灰色的。它只反射照射到它的可见光的7%。所以,即使是最好的激光和最好的望远镜结合在一起,也不能有效地反射表面的可见光。但这些镜子反射能力很强。

即便如此,对准这些镜子的激光产生的光子中,实际上只有很少一部分能回到望远镜中。有一个叫做阿波罗(阿帕奇点天文台月球激光测距操作)的项目,它向这些镜子发射激光脉冲,并测量返回的信号,以极其精确地计算到月球的距离。他们使用了一种强大的激光,然而他们的激光在返回时只有1.7个光子被感知。

也就是说,在100,000,000,000,000,000,000光子中有1.7个光子。在他们的系统中,这意味着返回的信号由5-10个光子组成。一个3.5米的巨型望远镜只能探测到5-10个光子。你的眼睛可没这么幸运了。

这是一张阿波罗号在月球上发射激光的照片。

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