Радиометрия

Методика измерения электромагнитного излучения

Сравнение фотометрических и радиометрических величин

Радиометрия — комплекс методов измерения электромагнитного излучения , в том числе видимого света . Радиометрические методы в оптике характеризуют распределение мощности излучения в пространстве, в отличие от фотометрических методов, характеризующих взаимодействие света с глазом человека. Принципиальное отличие радиометрии от фотометрии состоит в том, что радиометрия дает весь спектр оптического излучения, а фотометрия ограничивается видимым спектром. Радиометрия отличается от квантовых методов, таких как подсчет фотонов .

Применение радиометров для определения температуры предметов и газов путем измерения потока излучения называется пирометрией . Ручные пирометры часто продаются как инфракрасные термометры .

Радиометрия играет важную роль в астрономии , особенно в радиоастрономии , и играет значительную роль в дистанционном зондировании Земли . Методы измерения, отнесенные к категории радиометрии в оптике, в некоторых астрономических приложениях называются фотометрией , в отличие от использования этого термина в оптике.

Спектрорадиометрия — это измерение абсолютных радиометрических величин в узких диапазонах длин волн. ^[1]

Радиометрические величины

1. Организации по стандартизации рекомендуют обозначать радиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетические»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
2. Иногда встречаются альтернативные символы: W или E для энергии излучения, P или F для потока излучения, I для излучения, W для мощности излучения.
3. Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческая буква nu , не путать с буквой «v», обозначающей фотометрическую величину.)
4. Спектральные величины, приведённые на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ ».
5. Направленные величины обозначаются суффиксом « Ом ».

Интегральные и спектральные радиометрические величины

Интегральные величины (например, поток излучения ) описывают общий эффект излучения всех длин волн или частот , тогда как спектральные величины (например, спектральная мощность ) описывают эффект излучения одной длины волны λ или частоты ν . Каждой интегральной величине соответствуют соответствующие спектральные величины , определяемые как частное интегральной величины по рассматриваемому диапазону частот или длин волн. ^[2] Например, лучистый поток Φ _e соответствует спектральной мощности Φ _{e, λ} и Φ _{e, ν} .

Получение спектрального аналога целой величины требует предельного перехода . Это происходит из идеи, что вероятность существования фотона точно заданной длины волны равна нулю. Покажем связь между ними на примере лучистого потока:

Интегральный поток, единица измерения — Вт :

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }.}$$

Вт/ м

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\lambda },}$$

${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$ ${\displaystyle [\lambda -{d\lambda \over 2},\lambda +{d\lambda \over 2}]}$

Спектральный поток по частоте, единица измерения — Вт/ Гц :

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\nu },}$$

${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$ ${\displaystyle [\nu -{d\nu \over 2},\nu +{d\nu \over 2}]}$

Спектральные величины по длине волны λ и частоте ν связаны друг с другом, так как произведение двух переменных представляет собой скорость света ( ): ${\displaystyle \lambda \cdot \nu =c}$

${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={c \over \lambda ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\nu },}$или или ${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={c \over \nu ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda },}$ ${\displaystyle \lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }=\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }.}$

Интегральную величину можно получить интегрированием спектральной величины:

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }=\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\nu =\int _{0}^{\infty }\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\ln \lambda =\int _{0}^{\infty }\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\ln \nu .}$$

Смотрите также

• Отражательная способность
• Микроволновой радиометр
• Измерение ионизирующего излучения
• Радиометрическая калибровка
• Радиометрическое разрешение

Рекомендации

1. Лесли Д. Штробель и Ричард Д. Закиа (1993). Фокальная энциклопедия фотографии (3-е изд.). Фокальная пресса . п. 115. ИСБН 0-240-51417-3. Спектрорадиометрия Центральная энциклопедия фотографии.
2. «ISO 80000-7:2019 - Величины и единицы, Часть 7: Свет и излучение» . ИСО . 20 августа 2013 г. Проверено 9 декабря 2023 г.

Внешние ссылки

• Часто задаваемые вопросы по радиометрии и фотометрии Страница часто задаваемых вопросов по радиометрии профессора Джима Палмера (Колледж оптических наук Университета Аризоны).