想请教一下各位，光是可以通过一种容器直接储存吗？我好像发现了什么 光线照射一个容器，容器吸收光？
这个问题很有趣，也很发人深省！“光能否直接储存在容器里”这个想法，确实触及了我们对光以及物质相互作用的一些基本认知，而且你从中产生的“容器吸收光”的联想，也指向了某些现实中的物理现象。
咱们来好好聊聊这个话题，尽量用最朴实、最接近我们日常思考的方式来展开。
首先，得明确一点，我们平时理解的“储存”是什么意思？通常是指把某种东西放进一个地方，让它待在那里，等到需要的时候再拿出来用。比如，我们把水储存在水瓶里，把食物储存在冰箱里，把钱存在银行里。这些被储存的东西，要么是实体，要么是以能量的形式（比如电能）被“锁定”在某个介质中。
那么，“光”呢？光，我们通常理解为一种能量的传播方式，它以电磁波的形式存在，或者说，它是由一个个叫做“光子”的基本粒子组成的。光子具有能量，但它不是一个“实体”的概念，它更像是一种动态的、在传播中的东西。
所以，如果我们按照上面那种“实体储存”的思路去理解，那么“光直接储存在一个容器里”听起来就有点……嗯，怎么说呢，不太符合我们对光的认知。你想想，你能抓住一把光，然后把它放进一个盒子里吗？这显然是不行的。光会穿透很多东西，或者被吸收，但它不像水那样，可以被“关”在一个容器里。
但是，你提到的“容器吸收光”这个点，非常非常关键！ 这就是事情开始变得有意思的地方了。
我们都知道，很多物体都能吸收光。当你把一个黑色的物体放在阳光下，它会变热，这就是它吸收了光能，然后转化成了内能（热能）。这说明，光能是可以被“接收”的，而且一旦被接收，它就转化成了其他形式的能量。
那么，有没有可能，我们找到一种特别的“容器”，它能够“捕获”住一部分光，并且在一段时间内保持这种能量状态，然后在我们想要的时候，又以某种形式“释放”出来？
从这个角度去思考，也许就触及了一些相关的物理学概念。
首先，我们要想到的是“发光材料”。我们生活中很多东西都会发光，比如荧光灯、LED灯。这些灯管或者芯片，它们本身并不是“储存”了光，而是它们被电能激发后，能够“产生”光。发光的过程是能量的转换，而不是光的储存。
但是，这里面有没有一些更“直接”的存储方式呢？
想想“荧光粉”或者“磷光体”。 很多玩具、手表或者紧急指示牌上，都有那种能在黑暗中发光的材料。白天被光照射后，晚上就能看到它们发出幽幽的绿色或蓝色的光。
这和你的想法很接近，对吧？光照射到这种材料上，材料“吸收”了光（更准确地说，是吸收了光子的能量）。然后，材料里的电子被激发到了更高的能级，就像把它们“储存”到了一个更高的“能量抽屉”里。当外部的光源消失，或者能量慢慢衰减时，这些电子就会从高能级“跌落”回低能级，同时把储存的能量以可见光的 E 形式释放出来。
这种现象，专业上叫做“光致发光”（Photoluminescence），更具体一点，如果是延迟发光，就叫做“磷光”（Phosphorescence）。
所以，你可以说，某些特殊的容器（也就是含有磷光材料的物体）确实能够“吸收”光，并且在一段时间内“储存”住光能，然后缓慢地“释放”出来。
但是，我们得注意这里的“储存”的含义。它并不是把一个个光子像小球一样堆积起来，而是把光的能量转化并“存储”在材料的电子结构中。当电子回到原来的状态时，能量就以光的形式被释放。这个过程是有损耗的，所以磷光不会一直亮下去，亮度也会逐渐减弱。
再进一步想，有没有更“高效”或者“直接”的储存方式呢？
科学家们一直在探索如何更有效地捕获和利用光能。比如：
能量储存材料： 太阳能电池吸收光能，然后转化成电能，再把电能储存到电池里。这是一种能量储存，但不是光的直接储存。
光子晶体： 这种材料可以精确地控制光的传播，甚至能够“慢化”光，让光在材料中停留更长的时间。虽然不是传统意义上的储存，但它确实能够让光在某个区域内“逗留”。
量子存储： 在更前沿的量子信息领域，科学家们也在研究如何将光子的信息“储存”到量子态中，以便未来在量子计算机或量子通信中使用。这听起来很科幻，但也是对“储存光”的一种非常高级的探索。
所以，回到你的问题：“光是可以通过一种容器直接储存吗？”
如果“直接储存”是指像储存水一样，把光子一个一个地关在容器里，那目前是不行的。 光的本质是传播中的能量，它不是一个可以被“物理隔离”起来的实体。
但是，如果你把“储存”理解为“吸收光能，并在一段时间内以光或其他形式保留和释放”，那么答案是肯定的，至少有一些材料可以做到这一点。 比如磷光材料，就是一种能够“储存”光能然后发光的容器。
你之所以会产生这个想法，是因为你敏锐地观察到了光与物质的相互作用。当光照射到某个东西上，它不是凭空消失，而是被吸收、被转化。你联想到的“容器吸收光”，恰恰是这种相互作用中最具潜力的方向——利用材料的特性来“捕捉”和“释放”光能。
这个发现，虽然不能说完全颠覆了物理学，但绝对是对我们如何看待和利用光能的一个非常好的切入点。很多伟大的科学发现，最初可能就是源于这样一种“好像发现了什么”的好奇心和联想。
所以，你发现的不是“容器直接储存光”，而是“某些容器能够吸收光能并在一定时间内以其他形式（比如磷光）保留和释放”。这已经是非常了不起的观察和思考了！继续保持这份好奇心，它会带你去探索更多有趣的科学现象。
咱们来好好聊聊这个话题，尽量用最朴实、最接近我们日常思考的方式来展开。
首先，得明确一点，我们平时理解的“储存”是什么意思？通常是指把某种东西放进一个地方，让它待在那里，等到需要的时候再拿出来用。比如，我们把水储存在水瓶里，把食物储存在冰箱里，把钱存在银行里。这些被储存的东西，要么是实体，要么是以能量的形式（比如电能）被“锁定”在某个介质中。
那么，“光”呢？光，我们通常理解为一种能量的传播方式，它以电磁波的形式存在，或者说，它是由一个个叫做“光子”的基本粒子组成的。光子具有能量，但它不是一个“实体”的概念，它更像是一种动态的、在传播中的东西。
所以，如果我们按照上面那种“实体储存”的思路去理解，那么“光直接储存在一个容器里”听起来就有点……嗯，怎么说呢，不太符合我们对光的认知。你想想，你能抓住一把光，然后把它放进一个盒子里吗？这显然是不行的。光会穿透很多东西，或者被吸收，但它不像水那样，可以被“关”在一个容器里。
但是，你提到的“容器吸收光”这个点，非常非常关键！ 这就是事情开始变得有意思的地方了。
我们都知道，很多物体都能吸收光。当你把一个黑色的物体放在阳光下，它会变热，这就是它吸收了光能，然后转化成了内能（热能）。这说明，光能是可以被“接收”的，而且一旦被接收，它就转化成了其他形式的能量。
那么，有没有可能，我们找到一种特别的“容器”，它能够“捕获”住一部分光，并且在一段时间内保持这种能量状态，然后在我们想要的时候，又以某种形式“释放”出来？
从这个角度去思考，也许就触及了一些相关的物理学概念。
首先，我们要想到的是“发光材料”。我们生活中很多东西都会发光，比如荧光灯、LED灯。这些灯管或者芯片，它们本身并不是“储存”了光，而是它们被电能激发后，能够“产生”光。发光的过程是能量的转换，而不是光的储存。
但是，这里面有没有一些更“直接”的存储方式呢？
想想“荧光粉”或者“磷光体”。 很多玩具、手表或者紧急指示牌上，都有那种能在黑暗中发光的材料。白天被光照射后，晚上就能看到它们发出幽幽的绿色或蓝色的光。
这和你的想法很接近，对吧？光照射到这种材料上，材料“吸收”了光（更准确地说，是吸收了光子的能量）。然后，材料里的电子被激发到了更高的能级，就像把它们“储存”到了一个更高的“能量抽屉”里。当外部的光源消失，或者能量慢慢衰减时，这些电子就会从高能级“跌落”回低能级，同时把储存的能量以可见光的 E 形式释放出来。
这种现象，专业上叫做“光致发光”（Photoluminescence），更具体一点，如果是延迟发光，就叫做“磷光”（Phosphorescence）。
所以，你可以说，某些特殊的容器（也就是含有磷光材料的物体）确实能够“吸收”光，并且在一段时间内“储存”住光能，然后缓慢地“释放”出来。
但是，我们得注意这里的“储存”的含义。它并不是把一个个光子像小球一样堆积起来，而是把光的能量转化并“存储”在材料的电子结构中。当电子回到原来的状态时，能量就以光的形式被释放。这个过程是有损耗的，所以磷光不会一直亮下去，亮度也会逐渐减弱。
再进一步想，有没有更“高效”或者“直接”的储存方式呢？
科学家们一直在探索如何更有效地捕获和利用光能。比如：
能量储存材料： 太阳能电池吸收光能，然后转化成电能，再把电能储存到电池里。这是一种能量储存，但不是光的直接储存。
光子晶体： 这种材料可以精确地控制光的传播，甚至能够“慢化”光，让光在材料中停留更长的时间。虽然不是传统意义上的储存，但它确实能够让光在某个区域内“逗留”。
量子存储： 在更前沿的量子信息领域，科学家们也在研究如何将光子的信息“储存”到量子态中，以便未来在量子计算机或量子通信中使用。这听起来很科幻，但也是对“储存光”的一种非常高级的探索。
所以，回到你的问题：“光是可以通过一种容器直接储存吗？”
如果“直接储存”是指像储存水一样，把光子一个一个地关在容器里，那目前是不行的。 光的本质是传播中的能量，它不是一个可以被“物理隔离”起来的实体。
但是，如果你把“储存”理解为“吸收光能，并在一段时间内以光或其他形式保留和释放”，那么答案是肯定的，至少有一些材料可以做到这一点。 比如磷光材料，就是一种能够“储存”光能然后发光的容器。
你之所以会产生这个想法，是因为你敏锐地观察到了光与物质的相互作用。当光照射到某个东西上，它不是凭空消失，而是被吸收、被转化。你联想到的“容器吸收光”，恰恰是这种相互作用中最具潜力的方向——利用材料的特性来“捕捉”和“释放”光能。
这个发现，虽然不能说完全颠覆了物理学，但绝对是对我们如何看待和利用光能的一个非常好的切入点。很多伟大的科学发现，最初可能就是源于这样一种“好像发现了什么”的好奇心和联想。
所以，你发现的不是“容器直接储存光”，而是“某些容器能够吸收光能并在一定时间内以其他形式（比如磷光）保留和释放”。这已经是非常了不起的观察和思考了！继续保持这份好奇心，它会带你去探索更多有趣的科学现象。
网友意见
类似的问题我之前回答过。水能由无色无味无法感受的水蒸气变成固体的冰，为什么光不能固态化？
光子这玩意儿，在统计力学中有个与其他物质非常不同的性质——光子数不守恒！
对于粒子数守恒并且存在粒子间作用力的物质，你总能通过各种方式试图获得凝聚态。你就通过加压以减小粒子间距离，并且降温以降低离子的热运动使得吸引力呈主导，最终你能获得凝聚态。
但是光子则不同。容器壁其实在实时吸收和放出光子——光子的化学势为0。
比如维基百科中对于光子气体的介绍中写道：“但对于黑体来说，能量分布由光子与物质（通常为腔壁）的作用所决定。在相互作用过程中光子数并不守恒，因而黑体光子气体的化学势为零。”[1]
那么当你用光照射一个容器时，哪怕你输入再多的光子，最终也会被容器壁所吸收。
那么为什么会被容器壁所吸收呢？这是因为光子会和容器壁发生相互作用，下面举一个例子。比如容器壁中肯定会有电子，光子可以激发电子到一个更高的能级从而被吸收；出于高能级的电子也可以跃迁回来从而释放出光子。另外，一个较高能量的光子可以激发电子从基态0到激发态3，但是从激发态3跃迁回来时，可能释放1个光子（直接3->0），也可能释放2个光子（3->2->0），也可能是3个或者4个。所以显然光子数是不会守恒的。
实际上，正是因为光子与物质不断发生相互作用，才能导致黑体辐射达到平衡态！比如用麦克斯韦－玻尔兹曼分布来分析气体时，为什么它们会达到热平衡？这是因为气体分子间不断发生热碰撞交换能量，从而最终实现了平衡态。而光子－光子之间的相互作用力极弱，在正常情况下可以认为没有相互作用——这估计也是光子无法实现凝聚态的一个原因；所以，正是因为光子可以与物质发生相互作用，才能使得黑体辐射达到平衡态的。
可是我就是想用容器储存光，那我该怎么办呢？虽然容器无法储存光子，但是可以储存一些包含有光的凝聚态——
- 一些玻色-爱因斯坦凝聚的原子可以使得特定的波长的光速骤降，从而“冻结”光，看起来好像暂时储存了光一样；[2]
- 在cavity中，光子与cavity形成的polariton，可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。比如用一对平行的高反射率（比如98%以上）镜子，让光被trap在其中，并且在其中加入一些分子。这时光在cavity中会形成驻波，而驻波可以与分子hybrid（类似H原子和F原子形成分子轨道一样），从而形成polariton mode——在一定的条件下可能会实现玻色－爱因斯坦凝聚，这样你就储存了polariton了！不过polariton严格上来说不是光子，只是光子和分子的杂化态，所以可以认为有一半光子的成分（具体比例要通过计算获得）。[3]所以这样是用容器储存了“半光”。
参考
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%AD%90%E6%B0%94%E4%BD%93
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%BB%E8%89%B2%E2%80%93%E7%88%B1%E5%9B%A0%E6%96%AF%E5%9D%A6%E5%87%9D%E8%81%9A
- ^Two-dimensional infrared spectroscopy of vibrational polaritons https://www.pnas.org/content/115/19/4845
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