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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 统计、非线性&软物质 » 光强度换算成光子数
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lixiqz

金虫 (正式写手)

[求助] 光强度换算成光子数

小弟学化学的，求助一下物理专业的兄弟一下，怎么将光强计测到的光强度换算成光子数？
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1楼 2012-03-05 20:08:32
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yanlong_shen

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
光强为I，光子数为N,则应有N=I*Ac/hv，c是光速，A是光斑面积，v是光子频率
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在交流中学习，在学习中交流
2楼2012-03-05 22:39:11
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opt-comm

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
lixiqz(金币+3): ★★★很有帮助 2012-03-07 15:03:14
光强概念是单位时间通过单位横截面积的平均能量，或者说是平均能流密度，反映光波能量的流动，而不是静止状态的能量。
I=流过的平均能量/(单位时间)/(单位横截面积)
I/hv=流过的平均光子数/(单位时间)/(单位横截面积)
代表单位时间流过单位横截面积的平均光子数，或者称平均光子流密度。反映光子的流动，不是简单的光子数。

概念搞清楚不容易！
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3楼2012-03-06 05:17:50
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ybhan

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
lixiqz(金币+2): ★有帮助 2012-03-07 15:03:22
3楼给出的懂事比较合理，但这个只针对单色光，如果不是单色光，还要考虑整个光谱的积分
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4楼2012-03-06 09:03:38
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liufciomp

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
lixiqz(金币+5): ★★★★★最佳答案 2012-03-07 15:03:29
3，4楼的解释，换算公式应该如下：
I=n*h*int(1/lambda)/(c*t*m^2),
式中I是光强；n是光子数，h普朗克常量，int()表示对波长倒数积分，c光速，t时间，m^2单位面积。

更简单点说，单位时间单位面积内，光强与光子数关系如下：
I=2.2e(-42)*n*int(lambda)
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5楼2012-03-07 10:32:34
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liufciomp

木虫 (小有名气)
Sorry，上面公式搞错了
换算公式应该如下：
I=n*h*c*int(1/lambda)/(t*m^2),
式中I是光强；n是光子数，h普朗克常量，c光速，int()表示对波长倒数积分，t时间，m^2单位面积。

更简单点说，单位时间单位面积内，光强与光子数关系如下：
I=1.99e(-25)*n*int(lambda)
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6楼2012-03-07 10:47:29
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liufciomp

木虫 (小有名气)
嗨，又错了，实在不好意思，今天心不在焉的
I=1.99e(-25)*n*int(1/lambda)
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7楼2012-03-07 10:51:58
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mshwangg

至尊木虫 (正式写手)
咱们从单位量纲的角度推
I=P/m**2是单位面积上的光功率
P=W/t 功率是单位时间做的功
W=Nhv m**3功即能，是单个光子能量hv乘以光子数密度，再乘以体积m**3
综合起来就是
I=Nhv m**3/t m**2=NhvV，V是光在介质中的传播速度
所以，对腔来说可以得到光子数，而行波场没有体积只说只能得到光子流密度
支持3楼说法
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8楼2012-03-07 19:54:05
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opt-comm

木虫 (正式写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by mshwangg at 2012-03-07 19:54:05:
咱们从单位量纲的角度推
I=P/m**2是单位面积上的光功率
P=W/t 功率是单位时间做的功
W=Nhv m**3功即能，是单个光子能量hv乘以光子数密度，再乘以体积m**3
综合起来就是
I=Nhv m**3/t m**2=NhvV，V是光在介质 ...

量纲分析是学物理的基本素质。8楼理解得不错！
从物理概念上理解，能量密度与能流密度概念不同，一个表示静态的，一个表示动态的流动。能流密度是矢量，能量密度是标量。数值上能流密度是能量密度*波速。看一看光学书，光强是玻印亭矢量模的时间平均值，而玻印亭矢量就是能流密度。
光子数密度和光子流密度之间的关系与上面类似。
从探测器接收光能量角度分析，测量到的是单位面积上的光功率，即单位时间，单位面积上接收的平均能量。用光子角度分析，探测器接收的是单位面积上单位时间接收到的平均光子数。在没有遇到探测器之前应该等价于平均能流密度，和平均光子流密度。
具体计算：玻印亭矢量模的平均值为==1/2(sqrt（epsilong/mu)E^2)=(1/2)*n*c*epsilong0*E^2
平均光子流密度=上式/hv。
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9楼2012-03-07 22:16:32
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