Освещенность - Irradiance

В радиометрия, сияние это лучистый поток (мощность ) получила по поверхность на единицу площади. В Единица СИ освещенности ватт на квадратный метр (Вт⋅м⁻²). В Единица CGS эрг на квадратный сантиметр в секунду (эрг · см⁻²⋅s⁻¹) часто используется в астрономия. Яркость часто называют интенсивность, но этого термина избегают в радиометрии, где такое использование приводит к путанице с интенсивность излучения. В астрофизике освещенность называется лучистый поток.^[1]

Спектральная освещенность освещенность поверхности на единицу частота или же длина волны, в зависимости от того, спектр берется как функция частоты или длины волны. Две формы имеют разные размеры: спектральная освещенность частотного спектра измеряется в ваттах на квадратный метр на герц (Вт⋅м⁻²⋅Гц⁻¹), в то время как спектральная освещенность спектра длин волн измеряется в ваттах на квадратный метр на метр (Вт⋅м⁻³), или чаще ватт на квадратный метр на нанометр (Вт (м⁻²⋅нм⁻¹).

Математические определения

Освещенность

Освещенность поверхности, обозначенная E_е («е» означает «энергичный», чтобы не путать с фотометрический количества), определяется как^[2]

${\displaystyle E_{\mathrm {e} }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial A}},}$

куда

• ∂ - это частная производная символ;
• Φ_е полученный лучистый поток;
• А это площадь.

Если мы хотим поговорить о лучистом потоке испускается поверхностно, мы говорим о сияющий выход.

Спектральная освещенность

Спектральная освещенность на частоте поверхности, обозначенная E_{е, ν}, определяется как^[2]

${\displaystyle E_{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial E_{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},}$

куда ν это частота.

Спектральная освещенность в длине волны поверхности, обозначенная E_{е, λ}, определяется как^[2]

${\displaystyle E_{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial E_{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},}$

куда λ это длина волны.

Свойство

Освещенность поверхности также, согласно определению лучистый поток, равной среднему по времени составляющей Вектор Пойнтинга перпендикулярно поверхности:

${\displaystyle E_{\mathrm {e} }=\langle |\mathbf {S} |\rangle \cos \alpha ,}$

куда

• ⟨ • ⟩ среднее по времени;
• S - вектор Пойнтинга;
• α угол между единичным вектором нормальный на поверхность и S.

Для размножения синусоидальный линейно поляризованный электромагнитный плоская волна, вектор Пойнтинга всегда указывает направление распространения, хотя и колеблется по величине. Освещенность поверхности тогда определяется выражением^[3]

${\displaystyle E_{\mathrm {e} }={\frac {n}{2\mu _{0}\mathrm {c} }}E_{\mathrm {m} }^{2}\cos \alpha ={\frac {n\varepsilon _{0}\mathrm {c} }{2}}E_{\mathrm {m} }^{2}\cos \alpha ,}$

куда

• E_м - амплитуда электрического поля волны;
• п это показатель преломления среды размножения;
• c - это скорость света в вакуум;
• μ₀ это вакуумная проницаемость;
• ε₀ это диэлектрическая проницаемость вакуума.

Эта формула предполагает, что магнитная восприимчивость незначительно, т.е. μ_р ≈ 1 где μ_р это магнитная проницаемость среды распространения. Это предположение обычно справедливо для прозрачных носителей в оптический диапазон частот.

Солнечная энергия

Глобальная освещенность на горизонтальной поверхности Земли состоит из прямого излучения E_{е, реж} и диффузное излучение E_{e, diff}. На наклонной плоскости есть еще одна составляющая освещенности, E_{e, refl}, который представляет собой компонент, который отражается от земли. Среднее отражение от земли составляет около 20% от общей освещенности. Следовательно, освещенность E_е на наклонной плоскости состоит из трех компонентов:^[4]

${\displaystyle E_{\mathrm {e} }=E_{\mathrm {e} ,\mathrm {dir} }+E_{\mathrm {e} ,\mathrm {diff} }+E_{\mathrm {e} ,\mathrm {refl} }.}$

В интеграл солнечного излучения за период времени называется "солнечное воздействие " или же "инсоляция ".^[4][5]

Блоки радиометрии СИ

Блоки радиометрии СИ

Количество		Единица измерения		Измерение	Примечания
Имя	Символ[nb 1]	Имя	Символ	Символ
Энергия излучения	Qе[nb 2]	джоуль	J	M⋅L^2⋅Т^−2	Энергия электромагнитного излучения.
Плотность лучистой энергии	ше	джоуль на кубический метр	Дж / м^3	M⋅L^−1⋅Т^−2	Лучистая энергия на единицу объема.
Сияющий поток	Φе[nb 2]	ватт	W = Дж / с	M⋅L^2⋅Т^−3	Излучаемая, отраженная, переданная или полученная энергия излучения в единицу времени. Иногда это также называют «сияющей силой».
Спектральный поток	Φе, ν[№ 3]	ватт на герц	Вт /Гц	M⋅L^2⋅Т^−2	Лучистый поток на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅нм.^−1.
	Φе, λ[№ 4]	ватт на метр	Вт / м	M⋅L⋅Т^−3
Сияющая интенсивность	яе, Ω[№ 5]	ватт на стерадиан	Вт /SR	M⋅L^2⋅Т^−3	Излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поток излучения на единицу телесного угла. Это направленный количество.
Спектральная интенсивность	яе, Ω, ν[№ 3]	ватт на стерадиан на герц	W⋅sr^−1⋅Гц^−1	M⋅L^2⋅Т^−2	Интенсивность излучения на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr.^−1⋅нм^−1. Это направленный количество.
	яе, Ω, λ[№ 4]	ватт на стерадиан на метр	W⋅sr^−1⋅m^−1	M⋅L⋅Т^−3
Сияние	Lе, Ω[№ 5]	ватт на стерадиан на квадратный метр	W⋅sr^−1⋅m^−2	M⋅Т^−3	Лучистый поток, излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поверхность, на единицу телесного угла на единицу площади проекции. Это направленный количество. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральное сияние	Lе, Ω, ν[№ 3]	ватт на стерадиан на квадратный метр на герц	W⋅sr^−1⋅m^−2⋅Гц^−1	M⋅Т^−2	Сияние поверхность на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr.^−1⋅m^−2⋅нм^−1. Это направленный количество. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью».
	Lе, Ω, λ[№ 4]	ватт на стерадиан на квадратный метр, на метр	W⋅sr^−1⋅m^−3	M⋅L^−1⋅Т^−3
Освещенность Плотность потока	Eе[nb 2]	ватт на квадратный метр	Вт / м^2	M⋅Т^−3	Сияющий поток получила по поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная освещенность Спектральная плотность потока	Eе, ν[№ 3]	ватт на квадратный метр на герц	W⋅m^−2⋅Гц^−1	M⋅Т^−2	Освещенность поверхность на единицу частоты или длины волны. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью». Внесистемные единицы спектральной плотности потока включают: Янски (1 Ян = 10^−26 W⋅m^−2⋅Гц^−1) и блок солнечного потока (1 SFU = 10^−22 W⋅m^−2⋅Гц^−1 = 10^4 Jy).
	Eе, λ[№ 4]	ватт на квадратный метр, на метр	Вт / м^3	M⋅L^−1⋅Т^−3
Лучистость	Jе[nb 2]	ватт на квадратный метр	Вт / м^2	M⋅Т^−3	Сияющий поток уход (испускается, отражается и передается) a поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральное излучение	Jе, ν[№ 3]	ватт на квадратный метр на герц	W⋅m^−2⋅Гц^−1	M⋅Т^−2	Сияние поверхность на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м.^−2⋅нм^−1. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
	Jе, λ[№ 4]	ватт на квадратный метр, на метр	Вт / м^3	M⋅L^−1⋅Т^−3
Сияющая выходность	Mе[nb 2]	ватт на квадратный метр	Вт / м^2	M⋅Т^−3	Сияющий поток испускается по поверхность на единицу площади. Это излучаемая составляющая излучения. «Излучение» - это старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная выходность	Mе, ν[№ 3]	ватт на квадратный метр на герц	W⋅m^−2⋅Гц^−1	M⋅Т^−2	Сияющий выход поверхность на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м.^−2⋅нм^−1. «Спектральный коэффициент излучения» - старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью».
	Mе, λ[№ 4]	ватт на квадратный метр, на метр	Вт / м^3	M⋅L^−1⋅Т^−3
Сияющее воздействие	ЧАСе	джоуль на квадратный метр	Дж / м^2	M⋅Т^−2	Лучистая энергия, полученная поверхность на единицу площади, или, что эквивалентно, освещенность поверхность интегрируется с течением времени облучения. Иногда это также называют «сияющим флюенсом».
Спектральная экспозиция	ЧАСе, ν[№ 3]	джоуль на квадратный метр на герц	J⋅m^−2⋅Гц^−1	M⋅Т^−1	Сияющая экспозиция поверхность на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Дж⋅м.^−2⋅нм^−1. Иногда это также называют «спектральным флюенсом».
	ЧАСе, λ[№ 4]	джоуль на квадратный метр, на метр	Дж / м^3	M⋅L^−1⋅Т^−2
Полусферический коэффициент излучения	ε	Нет данных		1	Сияющий выход поверхность, деленное на черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная полусферическая излучательная способность	εν  или же ελ	Нет данных		1	Спектральная выходность поверхность, деленное на черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Направленная излучательная способность	εΩ	Нет данных		1	Сияние испускается по поверхность, деленное на испускаемое черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектрально-направленная излучательная способность	εΩ, ν  или же εΩ, λ	Нет данных		1	Спектральное сияние испускается по поверхность, деленное на черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Полусферическое поглощение	А	Нет данных		1	Сияющий поток поглощен по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью. Это не следует путать с "поглощение ".
Спектральное полусферическое поглощение	Аν  или же Аλ	Нет данных		1	Спектральный поток поглощен по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью. Это не следует путать с "спектральное поглощение ".
Направленное поглощение	АΩ	Нет данных		1	Сияние поглощен по поверхность, деленное на яркость, падающую на эту поверхность. Это не следует путать с "поглощение ".
Спектральное направленное поглощение	АΩ, ν  или же АΩ, λ	Нет данных		1	Спектральное сияние поглощен по поверхность, деленное на спектральную яркость, падающую на эту поверхность. Это не следует путать с "спектральное поглощение ".
Полусферическое отражение	р	Нет данных		1	Сияющий поток отраженный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Спектральная полусферическая отражательная способность	рν  или же рλ	Нет данных		1	Спектральный поток отраженный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Направленное отражение	рΩ	Нет данных		1	Сияние отраженный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Спектральное направленное отражение	рΩ, ν  или же рΩ, λ	Нет данных		1	Спектральное сияние отраженный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Полусферический коэффициент пропускания	Т	Нет данных		1	Сияющий поток переданный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Спектральное полусферическое пропускание	Тν  или же Тλ	Нет данных		1	Спектральный поток переданный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Направленный коэффициент пропускания	ТΩ	Нет данных		1	Сияние переданный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Спектрально-направленное пропускание	ТΩ, ν  или же ТΩ, λ	Нет данных		1	Спектральное сияние переданный по поверхность, деленное на полученное этой поверхностью.
Полусферический коэффициент затухания	μ	обратный счетчик	м^−1	L^−1	Сияющий поток поглощен и разбросанный по объем на единицу длины, деленную на полученный объем.
Коэффициент спектрального полусферического ослабления	μν  или же μλ	обратный счетчик	м^−1	L^−1	Спектральный лучистый поток поглощен и разбросанный по объем на единицу длины, деленную на полученный объем.
Коэффициент направленного затухания	μΩ	обратный счетчик	м^−1	L^−1	Сияние поглощен и разбросанный по объем на единицу длины, деленную на полученный объем.
Коэффициент направленного спектрального ослабления	μΩ, ν  или же μΩ, λ	обратный счетчик	м^−1	L^−1	Спектральное сияние поглощен и разбросанный по объем на единицу длины, деленную на полученный объем.
Смотрите также: SI  · Радиометрия  · Фотометрия

1. Организации по стандартизации рекомендовать радиометрический количество следует обозначать суффиксом «е» (от «энергичный»), чтобы не путать с фотометрическим или фотон количества.
2. Иногда встречаются альтернативные символы: W или же E для лучистой энергии, п или же F для лучистого потока, я для освещенности, W для сияющего выхода.
3. Спектральные величины даны на единицу частота обозначаются суффиксом "ν «(Греческий) - не путать с суффиксом« v »(от« визуальный »), обозначающим фотометрическую величину.
4. Спектральные величины даны на единицу длина волны обозначаются суффиксом "λ "(Греческий).
5. Направленные величины обозначаются суффиксом "Ω "(Греческий).

Смотрите также

• Альбедо
• Флюенс
• Освещенность
• Инсоляция
• Рассеивание света
• Кривая PI (кривая фотосинтеза-освещенности)
• Солнечный азимутальный угол
• Солнечное излучение
• Солнечный полдень
• Спектральная плотность потока
• Закон Стефана – Больцмана

Рекомендации

1. Кэрролл, Брэдли В. (07.09.2017). Введение в современную астрофизику. п. 60. ISBN  978-1-108-42216-1. OCLC  991641816.
2. «Теплоизоляция - Передача тепла излучением - Физические величины и определения». ISO 9288: 1989. ISO каталог. 1989 г.. Получено 2015-03-15.
3. Гриффитс, Дэвид Дж. (1999). Введение в электродинамику (3. изд., Переиздание с под ред.). Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси [u.a.]: Prentice-Hall. ISBN  0-13-805326-X.
4. Квашнинг, Фолькер (2003). «Основы технологий - Солнце как энергетический ресурс». Мир возобновляемой энергии. 6 (5): 90–93.
5. Liu, B.Y.H .; Джордан, Р. К. (1960). «Взаимосвязь и характерное распределение прямого, рассеянного и суммарного солнечного излучения». Солнечная энергия. 4 (3): 1. Bibcode:1960СоЭн .... 4 .... 1л. Дои:10.1016 / 0038-092X (60) 90062-1.