Strahlungsausgang - Radiant exitance
In Radiometrie , spezifische Ausstrahlung oder Ausstrahlung der Strahlungsfluss durch eine Oberfläche pro Flächeneinheit emittiert wird , während die spektrale spezifische Ausstrahlung oder spektrale Emittanz die spezifische Ausstrahlung einer Oberfläche pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge , abhängig davon , ob das Spektrum als Funktion genommen wird von Frequenz oder Wellenlänge. Dies ist die emittierte Komponente der Radiosität . Die SI - Einheit für spezifische Ausstrahlung ist das Watt pro Quadratmeter ( W / m 2 ), während der spektralen spezifische Ausstrahlung in Frequenz ist das Watt pro Quadratmeter pro Hertz (W · m -2 · Hz -1 ) , und daß der spektralen spezifischen Ausstrahlung in der Wellenlänge ist das Watt pro Quadratmeter pro Meter (W · m –3 ) - üblicherweise das Watt pro Quadratmeter pro Nanometer ( W · m –2 · nm –1 ). Die CGS-Einheit erg pro Quadratzentimeter pro Sekunde ( erg · cm −2 · s −1 ) wird in der Astronomie häufig verwendet . Der Strahlungsaustritt wird in anderen Bereichen der Physik als der Radiometrie oft als "Intensität" bezeichnet. In der Radiometrie führt diese Verwendung jedoch zu Verwechslungen mit der Strahlungsintensität .
Mathematische Definitionen
Strahlungsausgang
Der Strahlungsaustritt einer Oberfläche , bezeichnet mit M e ("e" für "energetisch", um Verwechslungen mit photometrischen Größen zu vermeiden ), ist definiert als
wo
- ∂ ist das partielle Ableitungssymbol ;
- Φ e ist der emittierte Strahlungsfluss ;
- A ist der Bereich.
Wenn wir über den von einer Oberfläche empfangenen Strahlungsfluss sprechen wollen, sprechen wir von Bestrahlungsstärke .
Der Strahlungsaustritt einer schwarzen Oberfläche nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz ist gleich:
wo
- σ ist die Stefan-Boltzmann-Konstante ;
- T ist die Temperatur dieser Oberfläche,
Für eine reale Oberfläche ist der Strahlungsaustritt also gleich:
wobei ε das Emissionsvermögen dieser Oberfläche ist.
Spektraler Ausgang
Der spektrale Frequenzabgang einer Oberfläche , bezeichnet mit M e, ν , ist definiert als
wobei ν die Frequenz ist.
Der spektrale Austritt in der Wellenlänge einer Oberfläche , bezeichnet mit M e, λ , ist definiert als
wobei λ die Wellenlänge ist.
Der spektrale Austritt einer schwarzen Oberfläche um eine bestimmte Frequenz oder Wellenlänge gemäß dem Lambertschen Kosinusgesetz und dem Planckschen Gesetz ist gleich:
wo
- h ist die Planck-Konstante ;
- ν ist die Frequenz;
- λ ist die Wellenlänge;
- k ist die Boltzmann-Konstante ;
- c ist die Lichtgeschwindigkeit im Medium;
- T ist die Temperatur dieser Oberfläche,
Für eine reale Oberfläche ist der spektrale Austritt also gleich:
SI-Radiometrieeinheiten
Menge | Einheit | Abmessungen | Anmerkungen | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Name | Symbol | Name | Symbol | Symbol | ||||
Strahlungsenergie | Q e | Joule | J. | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Energie elektromagnetischer Strahlung. | |||
Strahlungsenergiedichte | w e | Joule pro Kubikmeter | J / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | Strahlungsenergie pro Volumeneinheit. | |||
Strahlungsfluss | Φ e | Watt | W = J / s | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Pro Zeiteinheit emittierte, reflektierte, gesendete oder empfangene Strahlungsenergie. Dies wird manchmal auch als "Strahlungsleistung" bezeichnet. | |||
Spektralfluss | Φ e, ν | Watt pro Hertz | W / Hz | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Strahlungsfluss pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in W⋅nm −1 gemessen . | |||
Φ e, λ | Watt pro Meter | W / m | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Strahlungsintensität | I e, Ω | Watt pro Steradiant | W / sr | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Strahlungsfluss, der pro Raumwinkeleinheit ausgesendet, reflektiert, gesendet oder empfangen wird. Dies ist eine Richtungsgröße . | |||
Spektrale Intensität | I e, Ω, ν | Watt pro Steradiant pro Hertz | W⋅sr −1 ⋅Hz −1 | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Strahlungsintensität pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in W⋅sr −1 ⋅nm −1 gemessen . Dies ist eine Richtungsgröße . | |||
I e, Ω, λ | Watt pro Steradiant pro Meter | W⋅sr −1 ⋅m −1 | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Glanz | L e, Ω | Watt pro Steradiant pro Quadratmeter | W⋅sr −1 ⋅m −2 | M ⋅ T −3 | Strahlungsfluss, der von einer Oberfläche pro Raumwinkeleinheit pro projizierter Flächeneinheit emittiert, reflektiert, gesendet oder empfangen wird . Dies ist eine Richtungsgröße . Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektrale Ausstrahlung | L e, Ω, ν | Watt pro Steradiant pro Quadratmeter pro Hertz | W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Strahlung einer Oberfläche pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 gemessen . Dies ist eine Richtungsgröße . Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "spektrale Intensität" bezeichnet. | |||
L e, Ω, λ | Watt pro Steradiant pro Quadratmeter, pro Meter | W⋅sr −1 ⋅m −3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Bestrahlungsstärke Flussdichte |
E e | Watt pro Quadratmeter | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Strahlungsfluss, der von einer Oberfläche pro Flächeneinheit empfangen wird . Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektrale Bestrahlungsstärke Spektrale Flussdichte |
E e, ν | Watt pro Quadratmeter pro Hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Bestrahlungsstärke einer Oberfläche pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "spektrale Intensität" bezeichnet. Nicht-SI-Einheiten der spektralen Flussdichte umfassen Jansky (1 Jy = 10 –26 W⋅m –2 ⋅Hz –1 ) und Solarflusseinheit (1 sfu = 10 –22 W⋅m –2 ⋅Hz –1 = 10 4) Jy). | |||
E e, λ | Watt pro Quadratmeter, pro Meter | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Radiosität | J e | Watt pro Quadratmeter | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Strahlungsfluss , der eine Fläche pro Flächeneinheit verlässt (emittiert, reflektiert und durchgelassen wird) . Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektrale Radiosität | J e, ν | Watt pro Quadratmeter pro Hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Radiosität einer Oberfläche pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in W⋅m −2 ⋅nm −1 gemessen . Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "spektrale Intensität" bezeichnet. | |||
J e, λ | Watt pro Quadratmeter, pro Meter | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Strahlungsausgang | M e | Watt pro Quadratmeter | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Strahlungsfluss , der von einer Oberfläche pro Flächeneinheit emittiert wird . Dies ist die emittierte Komponente der Radiosität. "Strahlungsemission" ist ein alter Begriff für diese Größe. Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektraler Ausgang | M e, ν | Watt pro Quadratmeter pro Hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Strahlungsaustritt einer Oberfläche pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in W⋅m −2 ⋅nm −1 gemessen . "Spektrale Emission" ist ein alter Begriff für diese Größe. Dies wird manchmal auch verwirrenderweise als "spektrale Intensität" bezeichnet. | |||
Me , λ | Watt pro Quadratmeter, pro Meter | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Strahlenexposition | H e | Joule pro Quadratmeter | J / m 2 | M ⋅ T −2 | Strahlungsenergie, die von einer Oberfläche pro Flächeneinheit empfangen wird , oder äquivalente Bestrahlungsstärke einer Oberfläche, die über die Bestrahlungszeit integriert ist. Dies wird manchmal auch als "Strahlungsfluss" bezeichnet. | |||
Spektrale Belichtung | He , ν | Joule pro Quadratmeter pro Hertz | J⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −1 | Strahlenexposition einer Oberfläche pro Frequenzeinheit oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in J⋅m −2 ⋅nm −1 gemessen . Dies wird manchmal auch als "spektrale Fluenz" bezeichnet. | |||
He , λ | Joule pro Quadratmeter, pro Meter | J / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | |||||
Halbkugelförmiger Emissionsgrad | ε | N / A | 1 | Strahlungsaustritt einer Oberfläche , geteilt durch den eines schwarzen Körpers bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Spektraler halbkugelförmiger Emissionsgrad |
ε ν oder ε λ |
N / A | 1 | Spektraler Austritt einer Oberfläche , geteilt durch den eines schwarzen Körpers bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Richtungsemissionsvermögen | ε Ω | N / A | 1 | Von einer Oberfläche emittierte Strahlung , geteilt durch die von einem schwarzen Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche emittierte . | ||||
Spektrales direktionales Emissionsvermögen |
ε Ω, ν oder ε Ω, λ |
N / A | 1 | Spektrale Strahlung, die von einer Oberfläche emittiert wird , geteilt durch die eines schwarzen Körpers bei derselben Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Hemisphärische Absorption | EIN | N / A | 1 | Von einer Oberfläche absorbierter Strahlungsfluss , geteilt durch den von dieser Oberfläche empfangenen. Dies sollte nicht mit " Absorption " verwechselt werden . | ||||
Spektrale halbkugelförmige Absorption |
A ν oder A λ |
N / A | 1 | Spektraler Fluss , der von einer Oberfläche absorbiert wird , geteilt durch den von dieser Oberfläche empfangenen. Dies sollte nicht mit " spektraler Absorption " verwechselt werden . | ||||
Richtungsabsorption | A Ω | N / A | 1 | Ausstrahlung absorbiert durch eine Fläche , dividiert durch die Strahlen fallen auf dieser Oberfläche. Dies sollte nicht mit " Absorption " verwechselt werden . | ||||
Spektrale Richtungsabsorption |
A Ω, ν oder A Ω, λ |
N / A | 1 | Von einer Oberfläche absorbierte spektrale Strahlung , geteilt durch die auf diese Oberfläche einfallende spektrale Strahlung. Dies sollte nicht mit " spektraler Absorption " verwechselt werden . | ||||
Halbkugelförmiges Reflexionsvermögen | R. | N / A | 1 | Strahlungsfluss, der von einer Oberfläche reflektiert wird , geteilt durch den von dieser Oberfläche empfangenen. | ||||
Spektrales halbkugelförmiges Reflexionsvermögen |
R ν oder R λ |
N / A | 1 | Spektraler Fluss, der von einer Oberfläche reflektiert wird , geteilt durch den von dieser Oberfläche empfangenen. | ||||
Richtungsreflexion | R Ω | N / A | 1 | Von einer Oberfläche reflektierte Strahlung , geteilt durch die von dieser Oberfläche empfangene. | ||||
Spektrales Richtungsreflexionsvermögen |
R Ω, ν oder R Ω, λ |
N / A | 1 | Spektrale Strahlung, die von einer Oberfläche reflektiert wird , geteilt durch die von dieser Oberfläche empfangene. | ||||
Halbkugelförmige Durchlässigkeit | T. | N / A | 1 | Strahlungsfluss , der von einer Oberfläche übertragen wird , geteilt durch den von dieser Oberfläche empfangenen. | ||||
Spektrale halbkugelförmige Durchlässigkeit |
T ν oder T λ |
N / A | 1 | Von einer Oberfläche übertragener Spektralfluss , geteilt durch den von dieser Oberfläche empfangenen. | ||||
Richtungsdurchlässigkeit | T Ω | N / A | 1 | Von einer Oberfläche übertragene Strahlung , geteilt durch die von dieser Oberfläche empfangene Strahlung . | ||||
Spektrale Richtungsdurchlässigkeit |
T Ω, ν oder T Ω, λ |
N / A | 1 | Spektrale Strahlung, die von einer Oberfläche gesendet wird , geteilt durch die von dieser Oberfläche empfangene. | ||||
Hemisphärischer Dämpfungskoeffizient | μ | wechselseitiger Zähler | m −1 | L −1 | Strahlungsfluss absorbiert und gestreut durch ein Volumen pro Längeneinheit, geteilt durch das von diesem Volumen empfangene. | |||
Spektraler hemisphärischer Dämpfungskoeffizient |
μ ν oder μ λ |
wechselseitiger Zähler | m −1 | L −1 | Spektraler Strahlungsfluss, absorbiert und gestreut durch ein Volumen pro Längeneinheit, geteilt durch das von diesem Volumen empfangene. | |||
Richtungsdämpfungskoeffizient | μ Ω | wechselseitiger Zähler | m −1 | L −1 | Strahlung absorbiert und gestreut durch ein Volumen pro Längeneinheit, geteilt durch das von diesem Volumen empfangene. | |||
Spektraler Richtungsdämpfungskoeffizient |
μ Ω, ν oder μ Ω, λ |
wechselseitiger Zähler | m −1 | L −1 | Die spektrale Strahlung wird von einem Volumen pro Längeneinheit absorbiert und gestreut , geteilt durch das von diesem Volumen empfangene. | |||
Siehe auch: SI · Radiometrie · Photometrie |