Лучистый поток

В радиометрии спектр лучистый поток или мощность излучения — это энергия излучения излучаемая, отраженная, передаваемая или полученная в единицу времени, а спектральный поток или спектральная мощность — это поток излучения на единицу частоты или длины волны , в зависимости от того, рассматривается ли как функция частоты или длины волны. Единицей системе СИ лучистого потока в является ватт (Вт), один джоуль в секунду ( Дж/с ), тогда как единицей спектрального потока по частоте является ватт на герц ( Вт/Гц ), а спектрального потока по длине волны — ватт. на метр ( Вт/м ) — обычно это ватт на нанометр ( Вт/нм ).

Математические определения

Лучистый поток

Лучистый поток , обозначаемый $Φ e$ («e» означает «энергетический», чтобы избежать путаницы с фотометрическими величинами), определяется как ^[1] ${\begin{aligned}\Phi _{\mathrm {e} }&={\frac {dQ_{\mathrm {e} }}{dt}}\\[2pt]Q_{\mathrm {e} }&=\int _{T}\int _{\Sigma }\mathbf {S} \cdot {\hat {\mathbf {n} }}\,dAdt\end{aligned}}$ где

$t$ – время;
$Q e$ — лучистая энергия , выходящая из замкнутой поверхности $Σ$ ;
$S$ — вектор Пойнтинга , представляющий текущую плотность лучистой энергии;
$n$ — вектор нормали к точке на $Σ$ ;
$A$ представляет площадь $Σ$ ;
$T$ представляет период времени.

Скорость потока энергии через поверхность колеблется в зависимости от частоты излучения, но детекторы излучения реагируют только на среднюю скорость потока. Это представлено заменой вектора Пойнтинга средним временем его нормы, что дает $\Phi _{\mathrm {e} }\approx \int _{\Sigma }\langle |\mathbf {S} |\rangle \cos \alpha \ dA,$ где $⟨-⟩$ — среднее время, а $α$ — угол между $n$ и $\langle |\mathbf {S} |\rangle .$

Спектральный поток

Спектральный поток на частоте , обозначаемый Φ _{e, ν} , определяется как ^[1] $\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},$ где $ν$ — частота.

Спектральный поток на длине волны , обозначаемый $Φ e, λ$ , определяется как ^[1] $\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},$ где $λ$ — длина волны.

Радиометрические установки СИ

Радиометрические установки СИ
v
т
и
Количество		Единица		Измерение	Примечания
Имя	Символ ^{[номер 1]}	Имя	Символ	Измерение	Примечания
Лучистая энергия	$Вопрос е$ ^{[номер 2]}	джоуль	Дж	M ⋅ L ²⋅ T ⁻²	Энергия электромагнитного излучения.
Плотность лучистой энергии	$мы $	Джоуль на кубический метр	Дж/м ³	M ⋅ L ⁻¹⋅ T ⁻²	Лучистая энергия на единицу объема.
Лучистый поток	$Φ е$ ^{[номер 2]}	ватт	Вт = Дж/с	M ⋅ L ²⋅ T ⁻³	Лучистая энергия, излучаемая, отражаемая, передаваемая или принимаемая в единицу времени. Иногда ее также называют «силой излучения» и в астрономии называют светимостью .
Спектральный поток	$Ф е, н$ ^{[номер 3]}	ватт на герц	Вт/ Гц	M ⋅ L ²⋅ T ⁻²	Лучистый поток на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅нм. ⁻¹.
Спектральный поток	$Ф е, л$ ^{[номер 4]}	ватт на метр	Вт/м	M ⋅ L ⋅ T ⁻³
Интенсивность излучения	$Для него Ом$ ^{[номер 5]}	ватты на стерадиан	с сэром	M ⋅ L ²⋅ T ⁻³	Лучистый поток, излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый, на единицу телесного угла. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	$To e, Ω, ν$ ^{[номер 3]}	ватты на стерадиан на герц	W⋅sr ⁻¹⋅Hz ⁻¹	M ⋅ L ²⋅ T ⁻²	Интенсивность излучения на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr. ⁻¹⋅nm ⁻¹. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	$Чтобы е, Ω, λ$ ^{[номер 4]}	ватт на стерадиан на метр	W⋅sr ⁻¹⋅m ⁻¹	M ⋅ L ⋅ T ⁻³
Сияние	$L e,Ом$ ^{[номер 5]}	ватт на стерадиан на квадратный метр	W⋅sr ⁻¹⋅m ⁻²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток, излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поверхностью , на единицу телесного угла на единицу проецируемой площади. Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральное сияние Удельная интенсивность	$Л е, О, н$ ^{[номер 3]}	ватт на стерадиан на квадратный метр на герц	W⋅sr ⁻¹⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Сияние поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr. ⁻¹⋅m ⁻²⋅nm ⁻¹. Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральное сияние Удельная интенсивность	$Л е, о, л$ ^{[номер 4]}	ватт на стерадиан на квадратный метр, на метр	W⋅sr ⁻¹⋅m ⁻³	M ⋅ L ⁻¹⋅ T ⁻³
Освещенность Плотность потока	$Э е$ ^{[номер 2]}	ватт на квадратный метр	Вт/м ²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток, на единицу воспринимаемый поверхностью площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральное излучение Спектральная плотность потока	$Э е, н$ ^{[номер 3]}	ватт на квадратный метр на герц	W⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». Единицы спектральной плотности потока, не относящиеся к системе СИ, включают янский ( 1 Ян = 10 ⁻²⁶ W⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹) и единица солнечного потока ( 1 sfu = 10 ⁻²² W⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹ = 10 ⁴ Ты ).
Спектральное излучение Спектральная плотность потока	$Угорь $ ^{[номер 4]}	ватт на квадратный метр, на метр	Вт/м ³	M ⋅ L ⁻¹⋅ T ⁻³
Радиосити	$J Да$ ^{[номер 2]}	ватт на квадратный метр	Вт/м ²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток, покидающий (излучаемый, отражаемый и передаваемый) поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная радиация	$I е, ν$ ^{[номер 3]}	ватт на квадратный метр на герц	W⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Излучение поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м. ⁻²⋅nm ⁻¹. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная радиация	$I е, λ$ ^{[номер 4]}	ватт на квадратный метр, на метр	Вт/м ³	M ⋅ L ⁻¹⋅ T ⁻³
Сияющее великолепие	$Мне $ ^{[номер 2]}	ватт на квадратный метр	Вт/м ²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток, на единицу излучаемый поверхностью площади. Это излучаемая составляющая излучательности. «Излучение излучения» — старый термин для этой величины. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная яркость	$М е, ν$ ^{[номер 3]}	ватт на квадратный метр на герц	W⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Светимость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м. ⁻²⋅nm ⁻¹. «Спектральный эмиттанс» — старый термин для этой величины. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная яркость	$М е, λ$ ^{[номер 4]}	ватт на квадратный метр, на метр	Вт/м ³	M ⋅ L ⁻¹⋅ T ⁻³
Лучистое воздействие	$Он $	Джоуль на квадратный метр	Дж/м ²	M ⋅ T ⁻²	Лучистая энергия, полученная поверхностью на единицу площади, или, что эквивалентно, освещенность поверхности , интегрированная во времени облучения. Иногда это также называют «лучистой плотностью».
Спектральная экспозиция	$H e, ν$ ^{[номер 3]}	Джоуль на квадратный метр на герц	J⋅m ⁻²⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻¹	Лучистая экспозиция поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Дж⋅м. ⁻²⋅nm ⁻¹. Иногда это также называют «спектральной флюенсом».
Спектральная экспозиция	$He, λ$ ^{[номер 4]}	джоуль на квадратный метр, на метр	Дж/м ³	M ⋅ L ⁻¹⋅ T ⁻²
См. также: И Радиометрия Фотометрия

^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать радиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетические»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Иногда встречаются альтернативные символы: $W$ или $E$ для энергии излучения, $P$ или $F$ для потока излучения, $I$ для освещенности, $W$ для мощности излучения.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Спектральные величины, приведенные на единицу частоты, обозначаются суффиксом « ν » (греческая буква nu , не путать с буквой «v», обозначающей фотометрическую величину).
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Спектральные величины, приведённые на единицу длины волны, обозначаются суффиксом « λ ».
^ Jump up to: ^а ^б Направленные величины обозначаются суффиксом « Ом ».

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с «Теплоизоляция. Теплопередача излучением. Физические величины и определения» . ИСО 9288:1989 . ИСО Каталог . 1989 год . Проверено 15 марта 2015 г.

Дальнейшее чтение

Бойд, Роберт (1983). Радиометрия и обнаружение оптического излучения (серия «Чистая и прикладная оптика») . Уайли-Интерсайенс. ISBN 978-0-471-86188-1 .

[note-suffix-e-2] Организации по стандартизации рекомендуют обозначать радиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетические»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.

[note-alternative-symbol-radiometric-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Иногда встречаются альтернативные символы: $W$ или $E$ для энергии излучения, $P$ или $F$ для потока излучения, $I$ для освещенности, $W$ для мощности излучения.

[note-suffix-nu-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Спектральные величины, приведенные на единицу частоты, обозначаются суффиксом « ν » (греческая буква nu , не путать с буквой «v», обозначающей фотометрическую величину).

[note-suffix-lambda-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Спектральные величины, приведённые на единицу длины волны, обозначаются суффиксом « λ ».

[note-suffix-omega-6] Jump up to: ^а ^б Направленные величины обозначаются суффиксом « Ом ».

[ISO_9288-1989-1] Jump up to: ^а ^б ^с «Теплоизоляция. Теплопередача излучением. Физические величины и определения» . ИСО 9288:1989 . ИСО Каталог . 1989 год . Проверено 15 марта 2015 г.

[1]

[номер 1]

[номер 2]

[номер 3]

[номер 4]

[номер 5]