Лучезарное возбуждение

В радиометрии , лучистая светимость или лучистая излучательность — это лучистый поток, испускаемый поверхностью на единицу площади, тогда как спектральная светимость или спектральная излучательность — это лучистая светимость поверхности на единицу частоты или длины волны , в зависимости от того, рассматривается ли спектр как функция частоты или длины волны. Это излучаемый компонент излучательности . Единица СИ лучистой светимости — ватт на квадратный метр ( Вт/м2 ), в то время как спектральная светимость по частоте — ватт на квадратный метр на герц (Вт·м ⁻² ·Гц ⁻¹ ), а спектральная светимость по длине волны — ватт на квадратный метр на метр (Вт·м ⁻³ ) — обычно ватт на квадратный метр на нанометр ( Вт·м ⁻² ·нм ⁻¹ ). Единица СГС эрг на квадратный сантиметр в секунду ( эрг·см ⁻² ·с ⁻¹ ) часто используется в астрономии . Лучистая светимость часто называется «интенсивностью» в других разделах физики, кроме радиометрии, но в радиометрии такое использование приводит к путанице с лучистой интенсивностью .

Математические определения

Лучезарное возбуждение

Лучистая светимость поверхности , обозначаемая $M e$ («e» от «энергетический», чтобы избежать путаницы с фотометрическими величинами), определяется как ^[1], где $\partial$ — символ частной производной , $Φ$ $e$ — испускаемый лучистый поток , а $A$ — площадь поверхности . $M_{\mathrm {e} }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial A}},$

Лучистый поток, воспринимаемый поверхностью, называется облученностью .

Светимость черной поверхности , согласно закону Стефана-Больцмана , равна: где $σ$ — постоянная Стефана-Больцмана , а $T$ — температура этой поверхности. Для реальной поверхности светимость равна: где $ε$ — излучательная способность этой поверхности. $M_{\mathrm {e} }^{\circ }=\sigma T^{4},$ $M_{\mathrm {e} }=\varepsilon M_{\mathrm {e} }^{\circ }=\varepsilon \sigma T^{4},$

Спектральная экспансия

Спектральная интенсивность по частоте поверхности , обозначаемая M _e,ν , определяется как ^[1]

M_{\mathrm {e},\nu }={\frac {\partial M_{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},

где $ν$ — частота.

Спектральная светимость в длине волны поверхности , обозначаемая M _e,λ , определяется как ^[1],где λ $—$ длина волны. $M_{\mathrm {e},\lambda }={\frac {\partial M_{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},$

Спектральная светимость черной поверхности вокруг заданной частоты или длины волны, согласно закону косинуса Ламберта и закону Планка , равна:

{\begin{aligned}M_{\mathrm {e},\nu }^{\circ }&=\pi L_ {\mathrm {e},\Omega,\nu }^{\circ }={ \frac {2\pi h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}},\\ [8pt]M_{\mathrm {e} ,\lambda }^{\circ }&=\pi L_ {\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\circ }={\frac {2\pi hc^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda kT}}-1}},\end{aligned}}

где $h$ — постоянная Планка , $ν$ — частота, $λ$ — длина волны, $k$ — постоянная Больцмана , $c$ — скорость света в среде, $T$ — температура этой поверхности. Для реальной поверхности спектральная светимость равна: ${\begin{aligned}M_{\mathrm {e},\nu }&=\varepsilon M_{\mathrm {e},\nu }^{\circ }={\frac {2\pi h\ varepsilon \nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}},\\[8pt]M_{\ mathrm {e} ,\lambda }&=\varepsilon M_{\mathrm {e} ,\lambda }^{\circ }={\frac {2\pi h\varepsilon c^{2}}{\lambda ^{ 5}}}{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda kT}}-1}}.\end{aligned}}$

Единицы радиометрии СИ

^ Организации по стандартизации рекомендуют обозначать радиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
^ abcde Иногда встречаются альтернативные символы: $W$ или $E$ для лучистой энергии, $P$ или $F$ для лучистого потока, $I$ для облученности, $W$ для лучистой светимости.
^ abcdefg Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческая буква nu , не путать с буквой «v», обозначающей фотометрическую величину).
^ abcdefg Спектральные величины, приведенные к единице длины волны, обозначаются суффиксом « λ ».
^ ab Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω ».

Смотрите также

Радиосити

Ссылки

^ abc "Теплоизоляция — Передача тепла излучением — Словарь". ISO_9288:2022 . Международная организация по стандартизации . 2022 . Получено 2023-06-17 .