立体角

                     

贡献者: addis; _Eden_

  • 本文存在未完成的内容。
预备知识 重积分

  1如果我们以某种锥体(例如圆锥,三棱锥,假设其无限高)的顶点作为圆心作一个半径为 1 的球(单位球),那么这个锥体的立体角(solid angle)就是单位球的表面被锥体截出的面积,通常用 $\Omega$ 表示。

   我们知道半径为 $R$ 的球体的表面积为 $4\pi R^2$,所以立体角的取值范围是 $[0, 4\pi]$。

1. 对立体角积分

   考虑 $ \,\mathrm{d}{\theta} $ 与 $ \,\mathrm{d}{\phi} $ 围成的立体角。在半径为 $R$ 上的球面上截出的面积为 $\sin\theta \,\mathrm{d}{\theta} \,\mathrm{d}{\phi} $。所以对对立体角积分的公式为

\begin{equation} \int \,\mathrm{d}{\Omega} =\int_0^\pi \sin\theta \,\mathrm{d}{\theta} \int_0^{2\pi } \,\mathrm{d}{\phi} =4\pi~. \end{equation}
由此得到了三维球体的表面对应的立体角为 $4\pi$。

例 1 圆锥的立体角

   顶角为 $2\theta$ 的圆锥在单位球面上可截出一个球盖。在例 3 中我们知道球盖的面积,所以该圆锥的立体角为

\begin{equation} \Omega = 2\pi (1 - \cos\theta)~. \end{equation}

  

未完成:例如一个质量分布不均匀的球壳质量


1. ^ 参考 Wikipedia 相关页面

                     

© 小时科技 保留一切权利