光、輻射與電磁波譜
光的平方反比定律
/ IN-vurss square /
為什麼一支能照亮一個房間的蠟燭，從山谷對面看卻成了一個微弱的光點？光離開源時向四面八方鋪開，越走越稀薄。光的平方反比定律就是這種稀薄化的精確規則：你接收到的亮度隨距離的平方下降。走遠一倍，光不是變成一半亮，而是四分之一；走遠十倍，就是百分之一亮。
原因純粹是幾何。想像一顆恆星的光向外膨脹成一個不斷長大的球。總功率是固定的，但它必須鋪滿整個球面，而球面的面積隨半徑的平方增長。所以在距離 r 處，同樣的功率鋪在正比於 r 平方的面積上，落到任何一平方米上的流量必然以 1 比 r 平方縮小。什麼也沒丟失——光只是被稀釋到越來越大的球殼上。
這一條定律是宇宙距離測量的關鍵支點。如果你知道一個源真正有多大功率（它的光度），又測得它看起來有多亮（它的流量），平方反比定律就把這種變暗直接換算成距離。這正是「標準燭光」的工作原理，從造父變星到Ia型超新星，把宇宙距離階梯一直搭到遙遠的宇宙深處。它假定光穿過的是真空；現實中沿途的塵埃會吸收一部分，必須加以校正。
拿兩個一模一樣的100瓦燈泡，一個放在1米處，一個放在3米處。遠的那個看起來不是暗三倍，而是暗九倍（3的平方）。天文學家把這倒過來用：既知一根標準燭光的「瓦數」，就把它的暗淡讀成一段距離。
亮度按 1 比距離平方下降——這是測量宇宙距離的幾何鑰匙。
這條定律假定光在真空中無遮擋地傳播。星際塵埃會沿途使光變暗、變紅，所以真實測量必須先扣除這種消光，才能信任由平方反比得出的距離。
又稱
另見