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universpider

铁虫 (初入文坛)

[交流] 为什么一个光子的能量是KT? 已有9人参与

为什么一个光子的能量是KT而不是1/2*KT?

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racoon01

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你的问题提法似乎有误。一个光子的能量是$h\nu$. 若考虑热平衡状态的光子气体,其中的一个光子的平均能量为$KT$. 之所以不是$KT/2$,是因为光子对应着平面电磁波,它有两个独立的偏振自由度。
racoon
2楼2017-05-17 16:15:41
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
2楼: Originally posted by racoon01 at 2017-05-17 16:15:41
你的问题提法似乎有误。一个光子的能量是$h\nu$. 若考虑热平衡状态的光子气体,其中的一个光子的平均能量为$KT$. 之所以不是$KT/2$,是因为光子对应着平面电磁波,它有两个独立的偏振自由度。

我能否把这个问题补充清楚。
1 系统有很多自由度。1个具有一定偏振方向的平面波对应一个自由度。因为是电磁波,因此这个自由度是振动自由度。1个振动自由度的平均能量是KT。
2 一个振动自由度可以包含很多光子,每个光子的能量是 hba *omiga。因此一个自由度有多少能量由这个自由度的光子数决定。
3 因此我们只能说一个自由度的能量是KT,而不能说一个光子的能量是KT。
4 极高频率的自由度一般被冻结,这个自由度不分配能量,即这个自由度没有光子。

我这种说法不知道对不对,说出来,大家研究下。
3楼2017-05-17 21:23:39
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普通回帖

18570422113

新虫 (著名写手)


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楼上二位爷...说人话。

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凡是不能说的,务必保持沉默!
4楼2017-05-17 21:43:38
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192837465

新虫 (小有名气)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
3楼: Originally posted by yiluwangxi at 2017-05-17 21:23:39
我能否把这个问题补充清楚。
1 系统有很多自由度。1个具有一定偏振方向的平面波对应一个自由度。因为是电磁波,因此这个自由度是振动自由度。1个振动自由度的平均能量是KT。
2 一个振动自由度可以包含很多光子, ...

是啊,单个光子如果有kT的能量形式,就能换算成温度了…没听过哪个光子有多少度的

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5楼2017-05-18 07:23:59
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--八云--

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
5楼: Originally posted by 192837465 at 2017-05-18 01:23:59
是啊,单个光子如果有kT的能量形式,就能换算成温度了…没听过哪个光子有多少度的
...

热力学里光子是可以有温度的

前几天刚听人讲了一次,提到了这件事,没说具体的
人原本是不死的,后来他创造了死亡,故而人们歌颂他。
6楼2017-05-18 15:05:26
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192837465

新虫 (小有名气)


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6楼: Originally posted by --八云-- at 2017-05-18 15:05:26
热力学里光子是可以有温度的

前几天刚听人讲了一次,提到了这件事,没说具体的...

温度不是反映一定区域内粒子群体的评论运动程度么?

引入单个粒子的温度,是想描述什么…

您给科普一下~

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7楼2017-05-18 15:27:05
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fqcgfqcgfqcg

木虫 (文坛精英)

8楼2017-05-18 15:58:23
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--八云--

专家顾问 (知名作家)

博览众家之长,终集百家之短


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引用回帖:
7楼: Originally posted by 192837465 at 2017-05-18 09:27:05
温度不是反映一定区域内粒子群体的评论运动程度么?
引入单个粒子的温度,是想描述什么…
您给科普一下~
...

不是单个光子的温度,而是photons的温度,没细讲我也不清楚

但是是可以用温度来衡量的
人原本是不死的,后来他创造了死亡,故而人们歌颂他。
9楼2017-05-18 16:29:40
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universpider

铁虫 (初入文坛)

谢谢2/3楼的回答,我提出这个是因为我本来认为是这样的。想想一团光子气在一个容器内,容器壁不会吸收光子,光子在容器内不停反弹,给容器施加了压力。那么这个压力正好和定义气体温度时的类似。先想象这一团光子满足理想气体的性质,所以满足物态方程PV=NKT。那么压力P就等于单位时间光子在单位面积器壁上反弹后改变的动量,每个光子反弹后改变的动量是原来光子的两倍,所以有,n是单位体积的光子数,c为光速。代入物态方程就得到
10楼2017-05-18 17:54:54
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