Radiometrie

Radiometrie ist eine Reihe von Techniken für Messung elektromagnetische Strahlung, einschließlich sichtbares Licht. Radiometrische Techniken in Optik charakterisieren die Verteilung der Strahlung der Strahlung Energie im Weltraum im Gegensatz zu photometrisch Techniken, die die Wechselwirkung des Lichts mit dem menschlichen Auge charakterisieren. Der grundlegende Unterschied zwischen Radiometrie und Photometrie besteht darin, dass die Radiometrie das gesamte optische Strahlungsspektrum ergibt, während die Photometrie auf das sichtbare Spektrum begrenzt ist. Radiometrie unterscheidet sich von Quanten Techniken wie Photon Zählen.

Die Verwendung von Radiometer Um die Temperatur von Objekten und Gase durch Messung des Strahlungsflusss zu bestimmen, wird aufgerufen Pyrometrie. Handheld -Pyrometer -Geräte werden oft als vermarktet wie Infrarot -Thermometer.

Radiometrie ist wichtig in Astronomie, besonders Radioastronomieund spielt eine bedeutende Rolle in Erde Fernerkundung. Die Messtechniken als kategorisiert wie Radiometrie In Optik werden genannt Photometrie In einigen astronomischen Anwendungen entgegen der Optikverwendung des Begriffs.

Spektroradiometrie ist die Messung der absoluten radiometrischen Größen in schmalen Wellenlängenbändern.^[1]

Radiometrische Mengen

SI -Radiometrieeinheiten
Menge		Einheit		Abmessungen	Anmerkungen
Name	Symbol^{[NB 1]}	Name	Symbol	Symbol	Anmerkungen
Strahlungsenergie	Q_e^{[NB 2]}	Joule	J	M⋅L²⋅T^–2	Energie der elektromagnetischen Strahlung.
Strahlende Energiedichte	w_e	Joule pro Kubikmesser	J/m³	M⋅L^–1⋅T^–2	Strahlungsenergie pro Volumeneinheit.
Strahlungsfluss	Φ_e^{[NB 2]}	Watt	W = J/s	M⋅L²⋅T^–3	Strahlungsenergie emittiert, reflektiert, übertragen oder empfangen, pro Zeiteinheit. Dies wird manchmal auch als "strahlende Kraft" bezeichnet und aufgerufen Helligkeit in Astronomie.
Spektralfluss	Φ_{E, ν}^{[NB 3]}	Watt per Hertz	W/Hz	M⋅L²⋅T^–2	Strahlungsfluss pro Einheitsfrequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wúnm gemessen^–1.
Spektralfluss	Φ_{E, λ}^{[NB 4]}	Watt pro Meter	W/m	M⋅L⋅T^–3
Strahlende Intensität	I_{e, ω}^{[NB 5]}	Watt per Steradier	W/sr	M⋅L²⋅T^–3	Strahlungsfluss emittiert, reflektiert, übertragen oder empfangen, pro Feststoffwinkel. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl.
Spektralintensität	I_{e, ω, ν}^{[NB 3]}	Watt pro Steradian pro Hertz	Wúsr^–1≤ Hz^–1	M⋅L²⋅T^–2	Strahlungsintensität pro Frequenz oder Wellenlänge der Einheit. Letzteres wird üblicherweise in Wúsr gemessen^–1≤ nm^–1. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl.
Spektralintensität	I_{e, ω, λ}^{[NB 4]}	Watt pro Steradian pro Meter	Wúsr^–1· M^–1	M⋅L⋅T^–3
Glanz	L_{e, ω}^{[NB 5]}	Watt pro Steradian pro Quadratmeter	Wúsr^–1· M^–2	M⋅T^–3	Strahlungsfluss emittiert, reflektiert, übertragen oder empfangen von a auftauchen, pro Einheit fester Winkel pro Einheit projizierter Bereich. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet.
Spektralstrahlung	L_{e, ω, ν}^{[NB 3]}	Watt pro Steradian pro Quadratmeter pro Hertz	Wúsr^–1· M^–2≤ Hz^–1	M⋅T^–2	Ausstrahlung von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wúsr gemessen^–1· M^–2≤ nm^–1. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet.
Spektralstrahlung	L_{e, ω, λ}^{[NB 4]}	Watt pro Steradian pro Quadratmeter pro Meter	Wúsr^–1· M^–3	M⋅L^–1⋅T^–3
Bestrahlung Flussdichte	E_e^{[NB 2]}	Watt pro Quadratmeter	W/m²	M⋅T^–3	Strahlungsfluss erhalten durch eine auftauchen pro Flächeneinheit. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet.
Spectral -Bestrahlung Spectral flux density	E_{E, ν}^{[NB 3]}	Watt pro Quadratmeter pro Hertz	Woge^–2≤ Hz^–1	M⋅T^–2	Bestrahlungsstärke von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet. Nicht-Si-Einheiten der spektralen Flussdichte umfassen Jansky (1 jy = 10^–26Woge^–2≤ Hz^–1) und Solarflusseinheit (1 sfu = 10^–22Woge^–2≤ Hz^–1 = 10⁴Jy).
Spectral -Bestrahlung Spectral flux density	E_{E, λ}^{[NB 4]}	Watt pro Quadratmeter pro Meter	W/m³	M⋅L^–1⋅T^–3
Radiosität	J_e^{[NB 2]}	Watt pro Quadratmeter	W/m²	M⋅T^–3	Strahlungsfluss Verlassen (emittiert, reflektiert und übertragen von) a auftauchen pro Flächeneinheit. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet.
Spektrale Radiosität	J_{E, ν}^{[NB 3]}	Watt pro Quadratmeter pro Hertz	Woge^–2≤ Hz^–1	M⋅T^–2	Radiosität von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wëm gemessen^–2≤ nm^–1. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet.
Spektrale Radiosität	J_{E, λ}^{[NB 4]}	Watt pro Quadratmeter pro Meter	W/m³	M⋅L^–1⋅T^–3
Strahlende Ausstieg	M_e^{[NB 2]}	Watt pro Quadratmeter	W/m²	M⋅T^–3	Strahlungsfluss ausgesendet durch eine auftauchen pro Flächeneinheit. Dies ist die emittierte Komponente der Radiosität. "Radiantemittanz" ist ein alter Begriff für diese Menge. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet.
Spektralausgang	M_{E, ν}^{[NB 3]}	Watt pro Quadratmeter pro Hertz	Woge^–2≤ Hz^–1	M⋅T^–2	Strahlende Ausfahrt von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wëm gemessen^–2≤ nm^–1. "Spectral Emittance" ist ein alter Begriff für diese Menge. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet.
Spektralausgang	M_{E, λ}^{[NB 4]}	Watt pro Quadratmeter pro Meter	W/m³	M⋅L^–1⋅T^–3
Strahlungsbelastung	H_e	Joule pro Quadratmeter	J/m²	M⋅T^–2	Strahlende Energie von a erhalten auftauchen pro Flächeneinheit oder gleichwertig Bestrahlung von a auftauchen integriert über die Zeit der Bestrahlung. Dies wird manchmal auch als "strahlende Fluenz" bezeichnet.
Spektralbelastung	H_{E, ν}^{[NB 3]}	Joule pro Quadratmeter pro Hertz	J · m^–2≤ Hz^–1	M⋅T^–1	Strahlende Belichtung von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in j�m gemessen^–2≤ nm^–1. Dies wird manchmal auch als "spektraler Fluenz" bezeichnet.
Spektralbelastung	H_{E, λ}^{[NB 4]}	Joule pro Quadratmeter pro Meter	J/m³	M⋅L^–1⋅T^–2
Hemisphärenemissionen	ε	-		1	Strahlende Ausfahrt von a auftauchen, geteilt durch die von a Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche.
Spektraler hemisphärischer Emissionsvermögen	ε_ν oder ε_λ	-		1	Spektraler Ausgang von a auftauchen, geteilt durch die von a Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche.
Richtungsemissionen	ε_Ω	-		1	Glanz ausgesendet durch eine auftauchen, geteilt durch das von a emittiert Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche.
Spektraler Richtungsemissionen	ε_{Ω, ν} oder ε_{Ω, λ}	-		1	Spektralstrahlung ausgesendet durch eine auftauchen, geteilt durch die von a Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche.
Hemisphärische Absorption	A	-		1	Strahlungsfluss absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. Dies sollte nicht verwechselt werden "Absorption".
Spektrale hemisphärische Absorption	A_ν oder A_λ	-		1	Spektralfluss absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. Dies sollte nicht verwechselt werden "Spektralabsorption".
Richtungsabsorption	A_Ω	-		1	Glanz absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch den Strahlungsfall auf diese Oberfläche. Dies sollte nicht verwechselt werden "Absorption".
Spektrale Richtungsabsorption	A_{Ω, ν} oder A_{Ω, λ}	-		1	Spektralstrahlung absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch die spektrale Strahlung, die auf diese Oberfläche fällt. Dies sollte nicht verwechselt werden "Spektralabsorption".
Hemisphärenreflektion	R	-		1	Strahlungsfluss reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Spektrales hemisphärisches Reflexionsvermögen	R_ν oder R_λ	-		1	Spektralfluss reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Richtungsreflexion	R_Ω	-		1	Glanz reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Spektraler Richtungsreflexion	R_{Ω, ν} oder R_{Ω, λ}	-		1	Spektralstrahlung reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Halbkugelförmige Transmission	T	-		1	Strahlungsfluss übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Spektrale hemisphärische Sendung	T_ν oder T_λ	-		1	Spektralfluss übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Richtungsübertragung	T_Ω	-		1	Glanz übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Spektrale Richtungsübertragung	T_{Ω, ν} oder T_{Ω, λ}	-		1	Spektralstrahlung übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten.
Hemisphären -Dämpfungskoeffizient	μ	gegenseitiger Messgerät	m^–1	L^–1	Strahlungsfluss absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde.
Spektraler hemisphärischer Dämpfungskoeffizient	μ_ν oder μ_λ	gegenseitiger Messgerät	m^–1	L^–1	Spektraler Strahlungsfluss absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde.
Richtungskoeffizient	μ_Ω	gegenseitiger Messgerät	m^–1	L^–1	Glanz absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde.
Spektraltreue -Dämpfungskoeffizient	μ_{Ω, ν} oder μ_{Ω, λ}	gegenseitiger Messgerät	m^–1	L^–1	Spektralstrahlung absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde.
Siehe auch: Si · Radiometrie · Photometrie

^ Standardsorganisationen empfehlen diese radiometrische Mengen sollte mit Suffix "e" (für "energetisch" bezeichnet werden, um Verwirrung mit photometrischem oder zu vermeiden Photon Mengen.
^ ^a ^b ^c ^d ^e Alternative Symbole manchmal gesehen: W oder E für strahlende Energie, P oder F Für Strahlungsfluss, I Für Bestrahlung, W Für strahlende Ausstieg.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Spektralmengen pro Einheit angegeben Frequenz werden mit Suffix bezeichnet "ν"(Griechisch) - nicht verwechselt mit Suffix" V "(für" visuell "), die eine photometrische Menge anzeigen.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Spektralmengen pro Einheit angegeben Wellenlänge werden mit Suffix bezeichnet "λ"(Griechisch).
^ ^a ^b Richtungsmengen werden mit Suffix bezeichnet. "Ω"(Griechisch).

Integrale und spektrale radiometrische Mengen

Integral Mengen (wie Strahlungsfluss) Beschreiben Sie die Gesamtwirkung der Strahlung von allen Wellenlängen oder Frequenzen, während spektral Mengen (wie Spektralleistung) Beschreiben Sie den Effekt der Strahlung einer einzelnen Wellenlänge λ oder Frequenz ν. Zu jeder integralen Menge gibt es entsprechende spektrale Größen, zum Beispiel der Strahlungsfluss φ_e entspricht der spektralen Leistung φ_eλ und φ_eν.

Das Spektral -Gegenstück einer integralen Menge eines integralen Mengens erfordert a Übergang begrenzen. Dies kommt aus der Idee, dass die genau angeforderte Wellenlänge Photon Die Existenzwahrscheinlichkeit ist Null. Zeigen Sie die Beziehung zwischen ihnen mit dem Strahlungsfluss als Beispiel:

Integraler Fluss, dessen Gerät ist W:

{\ displayStyle \ phi _ {\ mathrm {e}}.}

Spektralfluss durch Wellenlänge, deren Einheit ist W/m:

oder

wo ${\ displayStyle \ mathrm {d} \ phi _ {\ mathhrm {e}}}}$ ist der strahlende Fluss der Strahlung in einem kleinen Wellenlängenintervall $oder$ . Die Fläche unter einem Diagramm mit horizontaler Wellenlänge entspricht dem Gesamtstrahlfluss.

Spektralfluss nach Frequenz, dessen Gerät ist W/Hz:

oder

wo ${\ displayStyle \ mathrm {d} \ phi _ {\ mathhrm {e}}}}$ ist der strahlende Fluss der Strahlung in einem kleinen Frequenzintervall $oder$ . Die Fläche unter einem Diagramm mit horizontaler Frequenzachse entspricht dem Gesamtstrahlfluss.

Die spektralen Größen durch Wellenlänge λ und Frequenz ν sind miteinander verbunden, da das Produkt der beiden Variablen das ist Lichtgeschwindigkeit ( ${\ displaystyle \ lambda \ cdot \ nu = c}$ ):

oder

oder

oder

oder

oder

Die integrale Menge kann durch die Integration der Spektralmenge erhalten werden:

oder _ {0}^{\ Infty} \ phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} \, \ mathrm {d} \ nu = \ int _ {0}^{\ infty} \ lambda \ phi _ {{{{\ \ {{\ \ \ {{\ \ \ {{\ mathrm {e}, \ lambda} \, \ mathrm {d} \ ln \ lambda = \ int _ {0}^{\ infty} \ nu \ phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} \, \ \ mathrm {d} \ ln \ nu.}

Siehe auch

Verweise

^ Leslie D. Stroebel & Richard D. Zakia (1993). Fokale Enzyklopädie der Fotografie (3. Aufl.). Fokuspresse. p.115. ISBN 0-240-51417-3. Spektroradiometrie fokale Enzyklopädie der Fotografie.

Externe Links

FAQ Radiometrie und Photometrie Professor Jim Palmers Radiometrie -FAQ -Seite (Universität von Arizona College of Optical Sciences).

[note-suffix-e-2] Standardsorganisationen empfehlen diese radiometrische Mengen sollte mit Suffix "e" (für "energetisch" bezeichnet werden, um Verwirrung mit photometrischem oder zu vermeiden Photon Mengen.

[note-alternative-symbol-radiometric-3] Alternative Symbole manchmal gesehen: W oder E für strahlende Energie, P oder F Für Strahlungsfluss, I Für Bestrahlung, W Für strahlende Ausstieg.

[note-suffix-nu-4] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Spektralmengen pro Einheit angegeben Frequenz werden mit Suffix bezeichnet "ν"(Griechisch) - nicht verwechselt mit Suffix" V "(für" visuell "), die eine photometrische Menge anzeigen.

[note-suffix-lambda-5] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Spektralmengen pro Einheit angegeben Wellenlänge werden mit Suffix bezeichnet "λ"(Griechisch).

[note-suffix-omega-6] Richtungsmengen werden mit Suffix bezeichnet. "Ω"(Griechisch).

[1] Leslie D. Stroebel & Richard D. Zakia (1993). Fokale Enzyklopädie der Fotografie (3. Aufl.). Fokuspresse. p.115. ISBN 0-240-51417-3. Spektroradiometrie fokale Enzyklopädie der Fotografie.

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