Лучистый поток

редактировать

Физическая величина

В радиометрии, лучистый поток или мощность излучения - это энергия излучения, излучаемая, отраженная, передаваемая или принимаемая в единицу времени, а спектральный поток или спектральная мощность - излучение поток на единицу частоты или длины волны, в зависимости от того, выбран ли спектр как функция частоты или длины волны. единица СИ лучистого потока - это ватт (Вт), то есть джоуль в секунду (Дж / с) в основных единицах СИ, в то время как спектральный поток на частоте - это ватт на герц (Вт / Гц), а спектральный поток на длине волны - это ватт на метр (Вт / м) - обычно ватт на нанометр (Вт / нм).

Содержание

1 Математические определения
- 1.1 Лучистый поток
- 1.2 Спектральный поток
2 Связь с вектором Пойнтинга
3 Радиометрические единицы СИ
4 См. Также
5 Ссылки
6 Дополнительная литература

Математические определения

Лучистый поток

Лучистый поток, обозначаемый Φ e («e» означает «энергичный», чтобы не путать с фотометрические величины), определяется как

Φ e = ∂ Q e ∂ t, {\ displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {e}} = {\ frac {\ partial Q _ {\ mathrm {e }}} {\ partial t}},}

\ Phi _ {\ mathrm {e}} = {\ frac {\ partial Q _ {\ mathrm {e} }} {\ partial t}},

где

∂ - символ частной производной ;
Qe- излучаемая, отраженная, переданная или полученная энергия излучения;
t - время.

Спектральный поток

Спектральный поток на частоте, обозначенный Φ e, ν, определяется как

Φ e, ν = ∂ Φ e ∂ ν, {\ displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} = {\ frac {\ partial \ Phi _ {\ mathrm {e}}} {\ partial \ nu}},}

\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} = {\ frac {\ partial \ Phi _ {\ mathrm {e}}} {\ partial \ nu}},

где ν это частота.

Спектральный поток в длине волны, обозначаемый Φ e, λ, определяется как

Φ e, λ = ∂ Φ e ∂ λ, {\ displaystyle \ Phi _ {\ mathrm { e}, \ lambda} = {\ frac {\ partial \ Phi _ {\ mathrm {e}}} {\ partial \ lambda}},}

\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} = {\ frac {\ частичный \ Phi _ {\ mathrm {e}}} {\ partial \ lambda}},

где λ - длина волны.

Связь с вектором Пойнтинга

Можно показать, что лучистый поток поверхности - это поток вектора Пойнтинга через эту поверхность, отсюда и название «лучистый поток»:

Φ e = ∮ Σ S ⋅ n ^ d A = ∮ Σ | S | соз ⁡ α d A, {\ Displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {e}} = \ oint _ {\ Sigma} \ mathbf {S} \ cdot \ mathbf {\ hat {n}} \, \ mathrm {d} A = \ oint _ {\ Sigma} | \ mathbf {S} | \ cos \ alpha \, \ mathrm {d} A,}

\ Phi _ {\ mathrm {e}} = \ oint _ {\ Sigma} \ mathbf {S} \ cdot \ mathbf {\ hat {n}} \, \ mathrm {d} A = \ oint _ {\ Sigma} | \ mathbf {S} | \ cos \ alpha \, \ mathrm {d} A,

где

Σ - поверхность;
S- вектор Пойнтинга;
n- единичный вектор нормали к этой поверхности;
A - площадь этой поверхности;
α - угол между n и S.

Но вместо этого используется среднее по времени нормы вектора Пойнтинга, потому что в радиометрии это единственная величина, которую детекторы излучения могут измерить:

Φ e = ∮ Σ ⟨| S | ⟩ Соз ⁡ α d A, {\ Displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {e}} = \ oint _ {\ Sigma} \ langle | \ mathbf {S} | \ rangle \ cos \ alpha \, \ mathrm {d} A,}

\ Phi _ {\ mathrm {e}} = \ oint _ {\ Sigma} \ langle | \ mathbf {S} | \ rangle \ cos \ alpha \, \ mathrm {d} A,

, где < •>- среднее по времени.

Радиометрические единицы SI

Радиометрические единицы SI
v
t
Количество		Единица		Размер	Примечания
Название	Символ	Название	Символ	Символ	Примечания
Лучистая энергия	Qe	джоуль	J	M⋅L⋅T	Энергия электромагнитного излучения.
Плотность лучистой энергии	we	джоуль на кубический метр	Дж / м	M⋅L⋅T	Лучистая энергия на единицу объема.
Лучистый поток	Φe	ватт	W = Дж / с	M⋅L⋅T	Излучаемая, отраженная, переданная или полученная энергия излучения за единицу времени. Иногда это также называют «сияющей силой».
Спектральный поток	Φe, ν	ватт на герц	W/Hz	M⋅L⋅T	Лучистый поток на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅nm.
Спектральный поток	Φe, λ	ватт на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
Сила излучения	Ie, Ом	ватт на стерадиан	W/sr	M⋅L⋅T	Излучаемый, отраженный поток излучения, передано или получено на единицу телесного угла. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	Ie, Ом, ν	ватт на стерадиан на герц	Вт⋅ср⋅Гц	M⋅L⋅T	Интенсивность излучения на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr⋅nm. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	Ie, Ом, λ	ватт на стерадиан на метр	Вт⋅см	M⋅L⋅T
Сияние	Le, Ом	ватт на стерадиан на квадратный метр	Вт⋅см	M⋅T	Лучистый поток, излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поверхностью, на единицу телесного угла на единицу площади проекции. Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная яркость	Lе, Ом, ν	ватт на стерадиан на квадратный метр на герц	Вт⋅ср⋅м⋅Гц	M⋅T	Яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr⋅m⋅nm. Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная яркость	Le, Ом, λ	ватт на стерадиан на квадратный метр, на метр	Вт⋅см	M⋅L⋅T
энергетическая освещенность. Плотность потока	Ee	ватт на квадратный метр	Вт / м	M⋅T	Поток излучения, принимаемый поверхностью на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная освещенность. Спектральная плотность потока	Ee, ν	ватт на квадратный метр на герц	Вт · м · Гц	M⋅T	Энергия излучения поверхности на единицу частоты или длины волны. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». Единицы измерения спектральной плотности потока, не входящие в систему СИ, включают jansky (1 Ян = 10 Вт⋅мГц) и единицу солнечного потока (1 sfu = 10 Вт⋅м⋅Гц = 10 Ян.).
Спектральная освещенность. Спектральная плотность потока	Ee, λ	ватт на квадратный метр на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
Радиосвет	Je	ватт на квадратный метр	Вт / м	M⋅T	Лучистый поток оставляя (излучаемый, отраженный и проходящий) поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная светимость	Jе, ν	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м⋅Гц	M⋅T	Светимость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅мнм. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная светимость	Je, λ	ватт на квадратный метр на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
коэффициент излучения	Me	ватт на квадратный метр	Вт / м	M⋅T	излучающий поток, излучаемый поверхностью на единицу площади. Это излучаемая составляющая излучения. «Излучение» - это старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная светимость	Mе, ν	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м⋅Гц	M⋅T	Световая светимость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅мнм. «Спектральный коэффициент излучения» - старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная светимость	Me, λ	ватт на квадратный метр на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
Излучение	He	джоуль на квадратный метр	Дж / м	M⋅T	излучающее энергия, получаемая поверхностью на единицу площади, или, что эквивалентно, освещенность поверхности, интегрированная во времени облучения. Иногда это также называют «сияющим флюенсом».
Спектральная экспозиция	Hе, ν	джоуль на квадратный метр на герц	Дж⋅м⋅Гц	M⋅T	Радиационное облучение поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Дж⋅мнм. Иногда это также называют «спектральным флюенсом».
Спектральная экспозиция	He, λ	джоуль на квадратный метр, на метр	Дж / м	M⋅L⋅T
полусферический коэффициент излучения	ε	N / A		1	Коэффициент излучения поверхности, деленный на выходную мощность черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная полусферическая излучательная способность	εν. or. ελ	Н / Д		1	Спектральная светимость поверхности, деленная на светимость черного тела при той же температуре, что и эта поверхность.
Направленная излучательная способность	εΩ	Н / Д		1	Сияние, излучаемое поверхностью, деленное на излучаемое черным телом при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная направленная излучательная способность	εОм, ν. or. εОм, λ	Н / Д		1	Спектральная яркость, излучаемая поверхностью, деленная на яркость черного тела при той же температуре, что и эта поверхность.
Полусферическое поглощение	A	Н / Д		1	Излучаемый поток, поглощаемый поверхностью, деленный на поток, получаемый этой поверхностью. Не следует путать с «поглощение ».
Спектральное полусферическое поглощение	Aν. or. Aλ	Н / Д		1	Спектральный поток, поглощаемый поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью. Это не следует путать с «спектральной абсорбцией ».
Направленное поглощение	AΩ	Н / Д		1	Излучение, поглощаемое поверхностью, деленное на яркость, падающую на эту поверхность. Не следует путать с «поглощение ».
Спектральное направленное поглощение	AОм, ν. or. AОм, λ	Н / Д		1	Спектральная яркость, поглощаемая поверхностью, деленная на спектральную яркость, падающую на эту поверхность. Это не следует путать с «спектральной абсорбцией ».
Коэффициент отражения полусферы	R	Н / Д		1	Излучаемый поток, отраженный поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Спектральная полусферическая отражательная способность	Rν. or. Rλ	Н / Д		1	Спектральный поток, отраженный поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Коэффициент направленного отражения	RΩ	Н / Д		1	Сияние, отраженное поверхностью, деленное на получаемое этой поверхностью.
Спектральная отражательная способность	RΩ, ν. or. RΩ, λ	N / A		1	Спектральная яркость, отраженная поверхностью, деленная на яркость, полученную этой поверхностью.
Полусферический коэффициент пропускания	T	Н / Д		1	Излучаемый поток, передаваемый поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Спектральный полусферический коэффициент пропускания	Tν. or. Tλ	N / A		1	Спектральный поток, передаваемый поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Направленный коэффициент пропускания	TΩ	Н / П		1	Сияние, передаваемое поверхностью, деленное на получаемое этой поверхностью.
Спектральное направленное пропускание	TОм, ν. or. TОм, λ	Н / Д		1	Спектральная яркость, передаваемая поверхностью, деленная на яркость, принимаемую этой поверхностью.
Коэффициент затухания в полусфере	μ	обратный метр	m	L	Поток излучения, поглощаемый и рассеиваемый объемом на единицу длины, деленный на полученный этим объемом.
Спектральный полусферический коэффициент ослабления	μν. or. μλ	обратный измеритель	m	L	Спектральный лучистый поток, поглощаемый и рассеянный объемом на единицу длины, деленный на полученный этим объемом.
Коэффициент направленного ослабления	μΩ	обратный метр	m	L	Излучение, поглощенное и рассеянное на объем на единицу длины, деленное на полученное этим объемом.
Коэффициент направленного спектрального ослабления	μОм, ν. or. μОм, λ	обратный метр	m	L	Спектральная яркость, поглощенная и рассеянная объемом на единицу длины, деленная на полученное этим объемом.
См. Также: SI ·Радиометрия ·Фотометрия

См. Также

Литература

Дополнительная литература

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