物体光子的计算

Question

最近，我正在读“计算机图形学:原理与实践”一书，我首先遇到了一些奇怪的事情。我试图理解的是: 2W是消耗的能量，典型的光子是10^-19。

下面是一个例子，面积为100 m^2 -> 10^6，消耗了100W.=10^2，突然，10^12出现了，但我不知道作者是如何计算.

看起来很简单，但我现在还在挣扎。如果您能给出任何提示，我们将不胜感激。谢谢

Answer 1

为什么2除以10^-19？

一个特定波长的光子有一个特定的能量；同样，- light也是量子化，光子是光的量子，它的最小尺寸。只要有足够的光可以看到，那光就是由非常多的光子组成的，所以所有光子的能量之和构成了发出的能量。因此，我们可以利用单个光子的能量作为转换因子，在能量和光子计数之间，或者在功率和光子速率之间进行转换。

当我们除以2\,\mathrm{W}，总功率，用3 \cdot 10^{-19}\,\mathrm{J}，这个波长的一个光子的能量，我们得到这些光子被发射的速率，0.66 \cdot 10^{19}\,\mathrm{/s} = 6.6 \cdot 10^{18}\,\mathrm{/s}，这样它们所有的能量一起构成了能量的2\,\mathrm{W}。

突然，10^12出来了，但我不知道作者是如何计算.

你没有遗漏一些显而易见的东西；他们没有很好地解释。需要考虑的关键是，如果房间里有一个光源，所有的光线都会击中房间里的物体。他们通过比较面积来计算光线击中房间中某一特定表面的数量。他们说房间里有壁面/物体表面积的10^{6}\,\mathrm{cm}^2，所以我们可以把光源在10^{18}周围各个方向发射的光子数除以10^6\,\mathrm{cm}^2，得到10^{12}，也就是落在房间单个\mathrm{cm}^2上的光子的近似数(每秒)。

这个计算非常近似，与实际绘制计算机图形没有什么特别的关系。它是为了给你一个真实物理中所涉及的速率/数量的概念，与我们为图形建立的模拟是如何工作的形成对比。