關掉電燈之後，房間裡的光跑去哪裡了？
― 光沒有消失，而是被牆壁吸收變成了熱
開關一按，房間瞬間就暗了下來。但剛才滿室的光，究竟去了哪裡？其實光並不是「消失」了。它每撞到牆壁或地板一次，就一點一點變成熱，大約在一億分之一秒內就被用光了。
晚上睡覺前關掉房間的電燈。「啪」一聲，原本明亮的房間瞬間變得漆黑。
有沒有被孩子問過而愣住的經驗？「剛才的光，跑去哪裡了？」
水流走了，聲音變小消失了。那麼光，又流到哪裡去了呢？是從窗戶跑到外面去了嗎？
了解兩件事，答案就會浮現
光沒辦法停留在原地，它一直以每秒約30萬公里的速度前進。橫越房間一次，用不到一億分之一秒。
光撞到牆壁或地板時，一部分會反彈回來，剩下的則被吸進牆壁裡。被吸收的那部分並不會就此消失，而是變成讓牆壁稍微變暖的熱。
也就是說，關掉開關之後，房間裡殘留的光會以驚人的速度在牆與牆之間不斷反彈，並隨著反彈的次數逐漸變成熱。接下來就按順序看看細節。
光在房間裡不斷反彈
從照明燈發出的光，並不是全部直接進入我們的眼睛。大部分會打在牆壁、天花板、地板或家具上，反彈之後散布到整個房間。我們之所以覺得「房間很亮」，看到的其實就是這些反彈後的光。
這樣的反彈，發生的速度比想像中快得多。光橫越房間一次，大約只需一億分之一秒。從關掉開關到我們察覺「變暗了」為止，光其實已經來回了好幾十趟。請看圖1。
每反彈一次，光就變成熱
白色系的壁紙，據說會反彈掉到的光大約一半，剩下一半則被吸收。被吸收的光，會讓牆壁的分子稍微振動，也就是變成了熱。
既然每次都減半，反彈10次後，剩下的亮度大約只有原本的千分之一。反彈20次，就只剩百萬分之一。而每反彈一次大約花一億分之一秒，全部加起來也只是眨眼時間的幾十萬分之一。在我們看來，只不過是「一瞬間就消失了」。
房間明亮的時候，同樣的事情也一直在進行。照明持續發出光，牆壁持續吸收變成熱，兩者取得平衡，就是我們所見的「明亮的房間」。開關只是切斷了光的供給，並沒有把光收回來。
聲音也一樣會被牆壁反彈、吸收，逐漸減弱，這就是所謂的殘響。聲音的速度大約是每秒340公尺，每反彈一次要花幾十分之一秒，久到耳朵能聽出來。光發生的現象其實也一樣，只是速度快了90萬倍，殘響結束的時間也快了好幾個數量級。
黑色的布料幾乎會把照到的光全部吸收，很少反彈。就算用同樣的照明，因為反彈次數增加不了，房間就顯得暗。反過來說，白牆房間之所以明亮，不是因為燈光特別強，而是因為光被反覆使用了很多次。
結語
光並沒有消失，而是被牆壁、地板或家具吸收，變成了極微小的熱。從關掉開關到房間變暗，這段時間在我們的感覺裡幾乎是零。但就在這一瞬間，光其實已經在房間裡往返了幾十次，每一次都一點一點轉變成了熱。
房間裡的光，並不是跑出去了。
而是在牆壁裡，變成了一點點溫暖。
搓手時感受到的溫暖，也是動作轉變成熱的例子。搓手為什麼會變溫暖？也值得一讀，可以看到「看似消失，其實變成了熱」這條相同的脈絡。至於在暗處待一段時間眼睛才能看清東西的原理，可以參考從明亮的地方走進暗房間，為什麼一開始什麼都看不見？。
- 晚上比較看看白牆房間，以及拉上深色窗簾房間的明亮程度。就算用同樣的照明，反彈較少的房間會感覺比較暗。
- 把手拿的鏡子和洗手台的鏡子面對面放著，看看往深處延伸的影像。愈往深處影像愈暗，正是每次在鏡子反彈時光都被吸收一點的證據。
- 用手電筒照白紙，確認整個房間會微微變亮。紙反彈出去的光，又再被牆壁反彈，在房間裡繞來繞去。
第2項的鏡子影像，數到第4、5個左右就會看不見了。數一數第幾個開始看不見，就能大致估算出鏡子吸收光的比例。
想了解更多 ― 名詞、公式與教科書的對應從國中理科到大學專業科目，會清楚標示屬於哪個程度
- 國中國中理科會學到的範圍
- 高中高中「物理基礎・物理」會學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或教科書專欄類的內容
- 大學高中不會教、大學專業科目（光學、建築環境工程）的內容
- 研究連大學也還沒當作「定論」教授、研究者正在探究中的內容
國中名詞：這個現象是有名字的
- 吸收：光照到物質上，既不反彈也不穿透，而是在物質內轉變成熱等其他形式能量的現象。
- 反射率：照到的光當中，反彈回來的比例。白色壁紙約為0.5，黑色布料約為0.05左右。
- 能量守恆定律：能量不會憑空消失或產生，只會改變形式的定律。光變成熱，正是這個定律的一個例子。
國中高中用公式驗算：房間裡的光，幾秒就會用完
來算算看，從關掉開關到房間亮度降到千分之一，需要多少時間。我們要求的，就是這段時間本身。
| 用符號表示 | I ＝ I0 × r 的 n 次方 ／ t ＝ (L ÷ c) × n |
| 用文字表示 | 剩餘亮度 ＝ 初始亮度 × 反射率乘以反彈次數次。經過時間 ＝ 一次的距離 ÷ 光速 × 反彈次數。 |
| 公式的來源 | 能量守恆定律。照到的光分成「反彈的部分」與「被吸收的部分」，兩者加起來必定等於原本的量。被吸收的部分變成熱，所以房間裡剩下的光每反彈一次就會以固定比例減少。 |
| 符號 L：一次的距離（到撞牆為止的平均值，單位為公尺） | 約4公尺 |
| 符號 c：光速（單位為公尺/秒） | 每秒約300000000公尺 |
| 符號 r：牆壁、地板、家具平均後的反射率（比例，無單位） | 約0.5 |
| 符號 n：亮度降到千分之一所需的反彈次數（單位為次） | 0.5連乘10次約為千分之一，因此取10次 |
| 反彈一次所需時間（秒） | 4 ÷ 300000000 ≒ 0.0000000133 |
| 10次所需時間（秒） | 0.0000000133 × 10 ＝ 0.000000133 |
| 眨眼0.1秒是這個時間的幾倍 | 0.1 ÷ 0.000000133 ≒ 751880 |
③ 換算成實際感受，就是眨眼一次的時間裡，房間裡的光「消失」這件事其實發生了75萬次之多。因為人的眼睛和神經沒辦法反應得那麼快，所以我們才會覺得開關一按，房間就同時變暗了。
高中高中＋每次減半，是怎樣的減少方式？
高中持續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，也就是大約千分之一。這種「以固定比例減少」的形式，稱為指數衰減。放射性物質的半衰期，以及聲音殘響的減少方式，形式都是一樣的。
高中＋對不透光的牆壁來說，反射率加上吸收率會等於1。把這個反射率不以單一表面、而是以整個物體或天體平均後的數值，就稱為反照率（albedo）。地球的反照率約為0.3，代表照到地球的陽光有三成會反射回宇宙，剩下的則以熱的形式被吸收。房間牆壁上發生的事，和決定地球氣溫的原理，其實是同一種形式。
大學光也有「殘響時間」
在建築環境工程學裡，聲音減弱到一定程度所需的時間稱為殘響時間，通常用根據房間體積和吸音力估算的賽賓殘響公式來計算。光也能用完全相同的方式建立公式，從房間體積和牆壁吸收率估算出「光的滯留時間」。在光學領域，這稱為共振腔的光子壽命。把房間的亮度本身，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），被應用在室內照明設計與電腦繪圖上。
📖 公式推導與更進一步的內容：日文版維基百科「殘響」 ／ 日文版維基百科「反照率」
研究目前還不清楚的地方
- 被吸收的光，究竟讓什麼振動而變成熱。 接收到光的分子，會把能量傳給哪一種振動、傳遞速度多快，因物質而異，至今仍在持續測量中。
- 準確預測實際房間的狀況。 壁紙和地板的顏色、質感各不相同，反射率也會隨光的顏色而改變。不經過實際測量就要準確預估亮度，至今仍不容易。
- 把光的飛行過程本身拍下來。 目前正在研究以每一兆分之一秒拍攝一次的技術，將光在房間裡前進的樣子拍成影像。能親眼追蹤光反彈過程的日子，已經不遠了。
也就是說，這篇文章的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。數值會因房間的構造而有很大差異，請只當作數量級的參考。
與教科書的對應（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・光的性質／能量及其轉換 | 光反彈的說明，以及被吸收變成熱的說明 |
| 高中 | 物理基礎・物理／數學B（數列） | 反射與吸收，以及每次減半的等比數列計算 |
| 高中＋ | 物理進階・地科（輻射收支） | 反射率與吸收率之和，反照率 |
| 大學 | 光學・建築環境工程學 | 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 | 吸收能量的去向、光飛行過程的超高速攝影 |
| ― | 與生活的連結 | 把牆壁與家具換成明亮的顏色，即使照明不變，房間也會變亮的原因 |
- 照明學會編『照明ハンドブック』（照明手冊）（森林総合研究所ではなく照明学会，日本照明學會編）內裝材料反射率相關記述
- 日本建築學會編『建築環境工学用教材 環境編』（建築環境工程學教材 環境篇）殘響與吸音相關章節
- 日文版維基百科「殘響」
- 日文版維基百科「反照率」
- 國際度量衡委員會對公尺的定義（依據光在真空中行進的距離）
※本文為一般大眾取向的科學解說。文中數值僅為理解原理所用的參考概算。房間的亮度會因裝潢的顏色與材質而有很大差異。