Лучистый поток

Измерение лучистой энергии с течением времени

Блок-схема, описывающая взаимосвязь различных физических величин, включая поток излучения и светимость.

В радиометрии поток излучения или мощность излучения — это энергия излучения , испускаемая, отражаемая, передаваемая или принимаемая за единицу времени, а спектральный поток или мощность излучения — это поток излучения на единицу частоты или длины волны , в зависимости от того, рассматривается ли спектр как функция частоты или длины волны. Единицей измерения потока излучения в системе СИ является ватт (Вт), один джоуль в секунду ( Дж/с ), в то время как единицей измерения спектрального потока по частоте является ватт на герц ( Вт/Гц ), а единицей измерения спектрального потока по длине волны является ватт на метр ( Вт/м ) — обычно 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], где $${\displaystyle {\begin{aligned}\Phi _{\mathrm {e} }&={\frac {dQ_{\mathrm {e} }}{dt}}\\[2pt]Q_{\mathrm {e} }&=\int _{T}\int _{\Sigma }\mathbf {S} \cdot {\hat {\mathbf {n} }}\,dAdt\end{aligned}}}$$

• t — время;
• Q _e — лучистая энергия , выходящая из замкнутой поверхности Σ ;
• S — вектор Пойнтинга , представляющий текущую плотность лучистой энергии;
• n — нормальный вектор точки на Σ ;
• A представляет площадь Σ ;
• T представляет собой период времени.

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

Спектральный поток

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

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

Единицы радиометрии СИ

Сравнение фотометрических и радиометрических величин

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

Смотрите также

• Световой поток
• Тепловой поток
• Мощность (физика)
• Излучение (передача тепла)

Ссылки

1. "Теплоизоляция. Передача тепла излучением. Физические величины и определения". ISO 9288:1989 . Каталог ISO . 1989 . Получено 2015-03-15 .

Дальнейшее чтение

• Бойд, Роберт (1983). Радиометрия и обнаружение оптического излучения (серия Pure & Applied Optics) . Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-86188-1.