Облучённость (фотометрия)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Облучённость
E_e
Размерность

M·T-3

Единицы измерения
СИ

Вт·м-2

СГС

эрг·см-2·с-1

Примечания

энергетическая фотометрическая величина

Облучённость E_e —- физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин[1]. Характеризует поверхностную плотность мощности излучения, падающего на поверхность. Количественно равна отношению потока излучения d\Phi_e, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка dS[1][2]:

E_e=\frac{d\Phi_e}{dS}.

Численно облучённость равна модулю вектора Пойнтинга, усредненного за время, существенно превосходящее период электромагнитных колебаний.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): Вт·м−2.

Если поверхность освещается точечным источником[3], то для её облучённости выполняется:

E_e=\frac{I_e}{r^2}\cos\theta,

где I_e — сила излучения источника в направлении интересующей точки поверхности, r — расстояние между этой точкой и источником, а \theta — угол, который нормаль к поверхности образует с направлением на источник.

Другое, используемое в литературе, но не предусмотренное ГОСТОм[1] наименование облучённости, — энергетическая освещённость.

Спектральная плотность облучённости[править | править исходный текст]

Спектры облучённости, создаваемой солнечным излучением над атмосферой Земли и на уровне моря.

Спектральная плотность облучённости E_{e,\lambda} — отношение величины облученности dE_e, приходящейся на малый спектральный интервал d\lambda, к ширине этого интервала:

E_{e,\lambda}(\lambda)=\frac{dE_e}{d\lambda}.

Единицей измерения E_{e,\lambda} в системе СИ является Вт·м−3. Поскольку длины волн принято измерять в нанометрах, то на практике используется Вт·м−2·нм−1.

Зависимость спектральной плотности облучённости от длины волны излучения называют спектром облучённости. На рисунке представлены спектры облучённости, создаваемой солнечным излучением за пределами земной атмосферы и на уровне моря. Там же для сравнения приведен спектр излучения абсолютно черного тела нагретого до температуры 5250 °С (~ 5525 К). Видно, что облучённость на поверхности Земли заметно ниже, чем в космосе, из-за поглощения излучения газами, составляющими атмосферу.

Световой аналог[править | править исходный текст]

В системе световых фотометрических величин аналогом облучённости является освещённость E_v. По отношению к облучённости освещённость является редуцированной фотометрической величиной, получаемой с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения V(\lambda)[4]:

E_v=K_m \cdot \int\limits_{380~nm}^{780~nm}E_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda,

где K_m — максимальная световая эффективность излучения[5], равная в системе СИ 683 лм/Вт[6]. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Энергетические фотометрические величины СИ[править | править исходный текст]

Сведения о других основных энергетических фотометрических величинах приведены в таблице.

Энергетические фотометрические величины СИ
Наименование (синоним[7]) Обозначения Определение Единица в СИ Световой аналог
Энергия излучения (лучистая энергия)
Q_e или W
Энергия, переносимая излучением
Дж
Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)
\Phie или P
\Phi_e=\frac{dQ_e}{dt}
Вт
Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)
I_e
I_e=\frac{d\Phi_e}{d\Omega}
Вт·ср−1
Сила света
Объёмная плотность энергии излучения
U_e
U_e=\frac{dQ_e}{dV}
Дж·м−3
Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая светимость
M_e
M_e=\frac{d\Phi_e}{dS_1}
Вт·м−2
Светимость
Энергетическая яркость
L_e
L_e=\frac{d^2\Phi_e}{d\Omega\,dS_1\,\cos\varepsilon}
Вт·м−2·ср−1
Яркость
Интегральная энергетическая яркость
\Lambda_e
\Lambda_e=\int_0^t L_e(t') dt'
Дж·м−2·ср−1
Интегральная яркость
Энергетическая экспозиция
H_e
H_e=\frac{dQ_e}{dS_2}
Дж·м−2
Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения
Q_{e,\lambda}
Q_{e,\lambda}=\frac{dQ_e}{d\lambda}
Дж·м−1
Спектральная плотность световой энергии

Здесь dS_1 — площадь элемента поверхности источника, dS_2 — площадь элемента поверхности приёмника, \varepsilon — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.

Примечания[править | править исходный текст]

  1. 1 2 3 ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения.
  2. Облученность. Статья в Физической энциклопедии.
  3. Точечным можно считать любой источник, если расстояние между ним и точкой наблюдения достаточно велико по сравнению с его размерами.
  4. ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
  5. В литературе используется также термин «фотометрический эквивалент излучения».
  6. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
  7. Наименование, используемое в литературе, но не входящее в число рекомендованных в системе СИ и в ГОСТах.