關燈之後，房間裡的光跑到哪裡去了？
― 光沒有消失，而是被牆壁吸收，變成了熱
按下開關，房間瞬間變暗。可是，剛才還充滿整個房間的光，到底去了哪裡呢？其實光並沒有「消失」。它每撞上牆壁或地板一次，就有一部分變成熱，大約一億分之一秒就被用完了。
晚上睡前，你把房間的燈關掉。啪的一聲，原本明亮的房間瞬間一片漆黑。
你是否曾被小孩問得愣住：「剛才的光跑去哪裡了？」
水會流走，聲音會變小然後消失。那光呢，是流到哪裡去了？是跑到窗外去了嗎？
知道兩件事，答案就浮現了
光不能待在原地，它總是以每秒約 30 萬公里的速度前進。從房間的這一頭到另一頭，不用一億分之一秒就穿過去了。
光撞上牆壁或地板，一部分被反彈，其餘的被吸進牆裡。被吸進去的部分並不會憑空消失，而是變成熱，讓牆壁稍微暖一點點。
也就是說，關燈之後，殘留在房間裡的光會以驚人的速度在牆與牆之間來回反彈，反彈幾次，就被轉成幾次熱。我們一步一步來看。
光在房間裡不停地反彈
從燈裡射出的光，並不全都是直接進到眼睛的。大部分會打到牆壁、天花板、地板和家具，在那裡反彈後散布到整個房間。我們覺得「房間很亮」，看的就是這些反彈後的光。
這種反彈重複的速度，比想像中快得多。光橫越房間一趟，大約只要一億分之一秒。從關燈到我們察覺「變暗了」之間，光早已來回了好幾十趟。請看圖 1。
每反彈一次，光就變成一點熱
據說偏白的壁紙，會把照到的光反彈大約一半，另一半則被吸收。被吸收的光，會讓牆壁分子輕微地晃動，也就是變成熱。
每次減半，意味著反彈 10 次後，只剩下起初的大約 1000 分之 1；反彈 20 次，就只剩 100 萬分之 1。而反彈一次只要一億分之一秒左右，全部加起來，還不到眨眼時間的幾十萬分之一。在我們看來，就只是「瞬間消失」。
房間亮著的時候，同樣的事其實一直在發生。燈不斷送出光，牆壁不斷把光吸收成熱，兩者達到平衡，就是「明亮的房間」。開關只是切斷了光的供應，並沒有把光收回去。
聲音也會在牆上反彈，一邊被吸收一邊減弱，這就是殘響。聲音的速度大約是每秒 340 公尺，所以反彈一次要花幾十分之一秒，殘留的時間長到耳朵聽得出來。光發生的事和這完全一樣，只是速度差了 90 萬倍，所以「殘響」結束得快上好幾個數量級。
黑布幾乎會把照到的光全部吸收，不太反彈。同一盞燈，因為反彈的次數不會增加，房間就顯得比較暗。相反地，白牆的房間之所以明亮，不是因為燈比較強，而是光被反覆利用了很多次。
總結
光並沒有消失，而是被牆壁、地板和家具吸收，變成了極少量的熱。從關燈到房間變暗的時間，以我們的感覺來說是零。但在那一瞬間，光已經在房間裡來回了好幾十趟，每一趟都有一點點光被熱取代。
房間裡的光，並不是跑出去了。
它在牆壁裡，變成了一點點的溫暖。
兩手互搓時的溫暖，也是動能變成了熱。搭配閱讀 兩手互搓，為什麼會變暖？，你會看到同樣的道理：「看起來不見了，其實變成了熱」。至於在暗房間裡眼睛逐漸適應的原理，則在 從明亮的地方走進暗房間，為什麼有一陣子什麼都看不見？ 裡介紹。
- 晚上，比較白牆的房間和拉上深色窗簾的房間的亮度。同一盞燈，反彈較少的房間會覺得比較暗。
- 拿手鏡和浴室的鏡子面對面，看向鏡中延伸到深處的影像。越往深處影像越暗，就是因為光每在鏡子上反彈一次，就被吸收一點點。
- 用手電筒照白紙，確認整個房間都變得隱隱發亮。這是紙反彈的光，又在牆上反彈，繞遍了整個房間。
第 2 項的鏡子，數到第四、五個影像就看不見了。數數看到第幾個看不見，就能大致估出鏡子吸收的比例。
想知道更多的人 ― 名詞、算式與課本的連結從國中理化到大學專業課程，都標明是哪個程度的內容
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「基礎物理、物理」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會學到，屬於大學專業課程（光學、建築環境工程）的內容
- 研究連大學也不當作「定論」來教，是研究者目前正在探討的內容
國中名詞：這個現象有名字
- 吸收：光照到物質後，既沒有被反彈，也沒有穿過去，而是在物質內部變成熱等其他形式的能量。
- 反射率：照到的光當中，被反彈的比例。白壁紙約 0.5，黑布約 0.05。
- 能量守恆定律：能量不會消失也不會憑空產生，只會改變形式。光變成熱，也是這個定律的一個例子。
國中高中用算式驗證：房間的光幾秒就被用完？
我們來算算，從關燈到房間亮度降到 1000 分之 1 要多久。要求的，就是這段時間本身。
| 用符號寫 | I ＝ I0 × r 的 n 次方 ／ t ＝ (L ÷ c) × n |
| 用文字寫 | 剩餘亮度 ＝ 起初亮度 × 反射率連乘反彈的次數。經過的時間 ＝ 單趟距離 ÷ 光速 × 反彈次數。 |
| 這個式子從哪來 | 來自能量守恆定律。照到的光分成「反彈的部分」和「被吸收的部分」，加起來一定等於原本的量。被吸收的部分變成熱，所以房間裡剩下的光，每反彈一次就按固定比例減少。 |
| 符號 L：單趟距離（到撞上牆壁的平均距離，單位為公尺） | 約 4 公尺 |
| 符號 c：光速（單位為公尺每秒） | 每秒約 300000000 公尺 |
| 符號 r：牆壁、地板、家具平均後的反射率（是比例，沒有單位） | 約 0.5 |
| 符號 n：亮度降到 1000 分之 1 所需的反彈次數（單位為次） | 0.5 連乘 10 次約為 1000 分之 1，所以取 10 次 |
| 反彈一次所需的時間（秒） | 4 ÷ 300000000 ≒ 0.0000000133 |
| 10 次的時間（秒） | 0.0000000133 × 10 ＝ 0.000000133 |
| 眨眼 0.1 秒是它的幾倍 | 0.1 ÷ 0.000000133 ≒ 751880 |
③ 換成有感覺的說法：在眨一次眼的時間裡，就能塞進 75 萬次「房間光線消失」的過程。人的眼睛和神經反應沒有那麼快，所以我們看起來就是一按開關就同時變暗。
高中高中＋每次減半，是怎樣的減少方式？
高中一直乘上同一個比例的減少方式，稱為等比數列。0.5 連乘 10 次約為 0.00098，也就是大約 1000 分之 1。這種「按固定比例減少」的形式，稱為指數衰減。放射性物質的半衰期，以及聲音殘響的減弱，也是同樣的形式。
高中＋對不透明的牆來說，反射率加上吸收率等於 1。把這個反射率不是就單一表面，而是對整個物體或天體取平均，就是反照率。地球的反照率約 0.3，表示照到的太陽光有 3 成被送回太空，其餘則以熱的形式收下。房間牆壁上發生的事，和決定地球氣溫的道理，其實是同一種形式。
大學光也有「殘響時間」
在建築環境工程中，聲音降到某個大小所需的時間稱為殘響時間，可用房間體積和吸音力估算，也就是賽賓（Sabine）殘響公式。光也能用完全相同的方式處理，用房間體積和牆壁吸收率，估算出「光的停留時間」。在光學領域，這稱為共振腔的光子壽命。把房間本身的亮度，當作面與面之間光的交換來求解的方法，稱為相互反射計算（輻射度法，radiosity），用在室內照明設計和電腦影像生成。
📖 算式的推導，以及更進一步的內容：維基百科日文版「殘響」 ／ 維基百科日文版「反照率」
研究還不太清楚的事
- 被吸收的光，究竟讓什麼晃動而變成熱？ 接收到光的分子，把能量以多快的速度傳給哪一種振動，因物質而異，目前仍持續在測量。
- 準確預測真實的房間。 壁紙和地板的顏色、質感各不相同，反射率也會隨光的顏色改變。不靠實測就猜中亮度，至今仍不容易。
- 直接拍下光的飛行。 每隔 1 兆分之 1 秒拍一張，把光在房間裡前進的樣子做成影像，這種技術正在研究中。用眼睛追蹤反彈的日子越來越近了。
也就是說，這篇文章的內容，只是「目前已知範圍內的說明」。數值會因房間的構造差很多，請只當作數量級的感覺來參考。
與課本的連結（依程度）
| 程度 | 科目、單元 | 對應本文的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・光的性質／能量與其轉換 | 光的反彈，以及被吸收後變成熱 |
| 高中 | 基礎物理、物理／數學（數列） | 反射與吸收，每次減半的等比數列計算 |
| 高中＋ | 物理進階、地球科學（輻射收支） | 反射率與吸收率之和、反照率 |
| 大學 | 光學、建築環境工程 | 殘響時間、光子壽命、相互反射計算 |
| 研究 | 分子光譜學、計算成像 | 吸收的去向、光飛行的超高速攝影 |
| ― | 與生活的連結 | 牆壁和家具用亮色，同一盞燈房間也會變亮的原因 |
- 照明學會（照明学会）編《照明ハンドブック》（照明手冊）中關於內裝材料反射率的敘述
- 日本建築學會（日本建築学会）編《建築環境工学用教材 環境編》（建築環境工程教材：環境篇）中關於殘響與吸音的章節
- 維基百科日文版「殘響」
- 維基百科日文版「反照率」
- 國際度量衡委員會（International Committee for Weights and Measures）對公尺的定義（依據光在真空中前進的距離）
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值是為了幫助理解原理的參考值、概算值。房間的亮度會因內裝的顏色和材質而有很大差異。