Поток

‹Приведенный ниже шаблон ( необходим эксперт ) рассматривается на предмет удаления. См. Шаблоны для обсуждения, чтобы помочь достичь консенсуса. ›

Эта статья требует внимания специалиста по физике . Конкретная проблема: путаница между потоком и плотностью потока. См. Подробности на странице обсуждения . WikiProject Physics может помочь нанять эксперта. ( Сентябрь 2016 г. )

Силовые линии векторного поля F проходят через поверхности с единичной нормалью n , угол от n до F равен θ. Поток - это мера того, какая часть поля проходит через данную поверхность. F раскладывается на компоненты, перпендикулярные (⊥) и параллельные (‖) n . Только параллельная составляющая вносит вклад в поток, поскольку это максимальная протяженность поля, проходящего через поверхность в точке, перпендикулярная составляющая не вносит вклада. Вверху: три силовые линии, проходящие через плоскую поверхность, одна нормальная к поверхности, одна параллельная и одна промежуточная. Внизу: линия поля через изогнутую поверхность., показывающий настройку единичной нормали и элемента поверхности для расчета потока.

Для расчета потока векторного поля (красные стрелки) через поверхность поверхность разбивается на небольшие участки . Поток через каждый патч равно нормальной (перпендикулярной) составляющей поля, то скалярное произведение из с единичным вектором нормали (синие стрелки) в точке , умноженной на площадь . Сумма для каждого пятна на поверхности - это поток через поверхность.

{\ displaystyle \ mathbf {F}}

{\ displaystyle S}

{\ displaystyle dS}

{\ Displaystyle \ mathbf {F} (\ mathbf {x})}

{\ Displaystyle \ mathbf {п} (\ mathbf {x})}

{\ displaystyle \ mathbf {x}}

{\ displaystyle dS}

{\ displaystyle \ mathbf {F} \ cdot \ mathbf {n} dS}

Поток описывает любой эффект, который кажется проходящим или перемещающимся (независимо от того, движется он на самом деле или нет) через поверхность или вещество. Поток - это понятие в прикладной математике и векторном исчислении, которое имеет множество приложений в физике . Для явлений переноса поток - это векторная величина, описывающая величину и направление потока вещества или свойства. В векторном исчислении поток - это скалярная величина, определяемая как поверхностный интеграл от перпендикулярной компоненты векторного поля над поверхностью. ^[1]

Терминология [ править ]

Слово « поток» происходит от латинского : fluxus означает «течь», а fluere - «течь». ^[2] Как флюксия , этот термин был введен в дифференциальное исчисление по Исааку Ньютон .

Концепция теплового потока была ключевым вкладом Джозефа Фурье в анализ явлений теплопередачи. ^[3] Его основополагающий трактат Théorie analytique de la chaleur ( Аналитическая теория тепла ) ^[4] определяет поток как центральную величину и продолжает вывод хорошо известных теперь выражений потока в терминах разницы температур на плите, а также затем, в более общем плане, с точки зрения температурных градиентов или перепадов температуры в других геометрических формах. Можно утверждать, основываясь на работе Джеймса Клерка Максвелла , ^[5] , что определение транспортного предшествует определение потока , используемого в электромагнетизма. Конкретная цитата Максвелла:

В случае потоков мы должны взять интеграл по поверхности от потока через каждый элемент поверхности. Результат этой операции называется поверхностным интегралом потока. Он представляет собой количество, которое проходит через поверхность.
- Джеймс Клерк Максвелл

Согласно определению переноса, поток может быть одним вектором или векторным полем / функцией положения. В последнем случае поток легко интегрируется по поверхности. Напротив, согласно определению электромагнетизма, поток равенинтеграл по поверхности; нет смысла интегрировать поток второго определения, так как один будет интегрировать по поверхности дважды. Таким образом, цитата Максвелла имеет смысл только в том случае, если «поток» используется в соответствии с определением транспорта (и, кроме того, это векторное поле, а не одиночное векторное). Это иронично, потому что Максвелл был одним из основных разработчиков того, что мы теперь называем «электрическим потоком» и «магнитным потоком» в соответствии с определением электромагнетизма. Их имена в соответствии с цитатой (и определением переноса) будут «поверхностный интеграл электрического потока» и «поверхностный интеграл магнитного потока», и в этом случае «электрический поток» вместо этого будет определяться как «электрическое поле» и «магнитный поток». «определяется как« магнитное поле ».Это означает, что Максвелл воспринимал эти поля как потоки / потоки некоторого вида.

Учитывая поток согласно определению электромагнетизма, соответствующая плотность потока , если этот термин используется, относится к его производной вдоль поверхности, которая была интегрирована. Согласно Фундаментальной теореме исчисления , соответствующая плотность потока является потоком согласно определению переноса. При таком токе , как электрический ток - заряд за время, плотность тока также будет потоком в соответствии с определением переноса - заряд за время на площадь. Из-за противоречивых определений потока и взаимозаменяемости потока , потока и токав нетехническом английском языке все термины, используемые в этом абзаце, иногда используются взаимозаменяемо и неоднозначно. Конкретные флюсы в остальной части этой статьи будут использоваться в соответствии с их широким признанием в литературе, независимо от того, какому определению флюса соответствует этот термин.

Поток как расход на единицу площади [ править ]

В явлениях переноса ( теплопередача , массоперенос и гидродинамика ) поток определяется как скорость потока свойства на единицу площади, которая имеет размеры [количество] · [время] ^-1 · [площадь] ^-1 . ^[6] Площадь - это поверхность, «через которую» проходит недвижимость. Например, величина речного течения, то есть количество воды, которое протекает через поперечное сечение реки каждую секунду, или количество солнечной энергии, попадающей на участок земли каждую секунду, являются разновидностями потока.

Общее математическое определение (транспорт) [ править ]

Вот 3 определения в порядке возрастания сложности. Каждый из них является частным случаем следующего. Во всех случаях частый символ j (или J ) используется для потока, q для физической величины, которая течет, t для времени и A для площади. Эти идентификаторы будут выделены жирным шрифтом только тогда, когда они являются векторами.

Во-первых, поток как (единичный) скаляр:

{\ displaystyle j = {\ frac {I} {A}}}

куда:

{\ displaystyle I = \ lim \ limits _ {\ Delta t \ rightarrow 0} {\ frac {\ Delta q} {\ Delta t}} = {\ frac {\ mathrm {d} q} {\ mathrm {d} t}}}

В этом случае поверхность , в которой поток измеряется фиксируется, и имеет площадь A . Предполагается, что поверхность плоская, а поток везде постоянный относительно положения и перпендикулярен поверхности.

Во-вторых, поток как скалярное поле, определенное вдоль поверхности, то есть функция точек на поверхности:

{\ Displaystyle J (\ mathbf {p}) = {\ frac {\ partial I} {\ partial A}} (\ mathbf {p})}

{\ displaystyle I (A, \ mathbf {p}) = {\ frac {\ mathrm {d} q} {\ mathrm {d} t}} (A, \ mathbf {p})}

Как и прежде, поверхность считается плоской, а течение всюду перпендикулярно ей. Однако поток не обязательно должен быть постоянным. q теперь является функцией p , точки на поверхности, и A , площади. Вместо того, чтобы измерять общий поток через поверхность, q измеряет поток через диск с площадью A с центром в точке p вдоль поверхности.

Наконец, поток как векторное поле :

{\ displaystyle \ mathbf {j} (\ mathbf {p}) = {\ frac {\ partial \ mathbf {I}} {\ partial A}} (\ mathbf {p})}

\mathbf {I} (A,\mathbf {p} )={\underset {\mathbf {\hat {n}} }{\operatorname {arg\,max} }}\,\mathbf {\hat {n}} _{\mathbf {p} }{\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} t}}(A,\mathbf {p} ,\mathbf {\hat {n}} )

В этом случае неподвижной поверхности, над которой мы проводим измерения, нет. q является функцией точки, площади и направления (заданного единичным вектором ) и измеряет поток через диск площади A, перпендикулярный этому единичному вектору. I определяется выбором единичного вектора, который максимизирует поток вокруг точки, потому что истинный поток максимизируется через диск, который перпендикулярен ему. Таким образом, единичный вектор однозначно максимизирует функцию, когда он указывает в «истинном направлении» потока. [Строго говоря, это злоупотребление нотацией, потому что "arg max" не может напрямую сравнивать векторы; вместо этого мы берем вектор с наибольшей нормой.] $\mathbf {\hat {n}}$

Свойства [ править ]

Эти прямые определения, особенно последние, довольно громоздки. Например, конструкция argmax является искусственной с точки зрения эмпирических измерений, когда с помощью флюгера или аналогичного можно легко определить направление потока в точке. Вместо того, чтобы напрямую определять векторный поток, часто бывает более интуитивно понятнее указать некоторые его свойства. Кроме того, по этим свойствам в любом случае можно однозначно определить поток.

Если поток j проходит через область под углом θ к нормали к площади , то $\mathbf {\hat {n}}$

\mathbf {j} \cdot \mathbf {\hat {n}} =j\cos \theta

где · - скалярное произведение единичных векторов. Это, компонент прохождения потока через поверхность (т.е. по нормали к ней) является J сов & thetas , в то время как компонент потока , проходящего по касательной к области является J грех θ , но нет нет потока на самом деле проходит через область , в тангенциальном направление. Только компонент потока , проходящего по нормали к этой области является компонентом косинуса.

Для векторного потока поверхностный интеграл от j по поверхности S дает правильное течение в единицу времени через поверхность.

{\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} t}}=\iint _{S}\mathbf {j} \cdot \mathbf {\hat {n}} \,{\rm {d}}A\ =\iint _{S}\mathbf {j} \cdot {\rm {d}}\mathbf {A}

A (и его бесконечно малая величина) - это векторная площадь , комбинация величины области, через которую проходит свойство, A , и единичного вектора, нормального к площади ,. Отношение такое . В отличие от второй системы уравнений, здесь поверхность не обязательно должна быть плоской. $\mathbf {\hat {n}}$ $\mathbf {A} =A\mathbf {\hat {n}}$

Наконец, мы можем снова интегрировать по промежутку времени от t ₁ до t ₂ , получив общее количество свойств, протекающих через поверхность за это время ( t ₂ - t ₁ ):

q=\int _{t_{1}}^{t_{2}}\iint _{S}\mathbf {j} \cdot {\rm {d}}{\mathbf {A} }\,{\rm {d}}t

Транспортные потоки [ править ]

Восемь наиболее распространенных форм потоков из литературы по явлениям переноса определены следующим образом:

Поток импульса , скорость передачи импульса через единицу площади (Н · с · м ⁻² · с ⁻¹ ). ( Закон вязкости Ньютона ) ^[7]
Тепловой поток , скорость теплового потока через единицу площади (Дж · м ⁻² · с ⁻¹ ). ( Закон проводимости Фурье ) ^[8] (Это определение теплового потока соответствует первоначальному определению Максвелла.) ^[5]
Диффузионный поток , скорость движения молекул через единицу площади (моль · м ⁻² · с ⁻¹ ). ( Закон диффузии Фика ) ^[7]
Объемный поток , объемный расход через единицу площади (м ³ · м ⁻² · с ⁻¹ ). ( Закон Дарси о течении грунтовых вод )
Массовый поток , скорость массового расхода через единицу площади (кг · м ⁻² · с ⁻¹ ). (Либо альтернативная форма закона Фика, которая включает молекулярную массу, либо альтернативная форма закона Дарси, которая включает плотность.)
Поток излучения , количество энергии, переданной в виде фотонов на определенном расстоянии от источника на единицу площади в секунду (Дж · м ⁻² · с ⁻¹ ). Используется в астрономии для определения величины и спектрального класса звезды. Также действует как обобщение теплового потока, который равен потоку излучения при ограничении электромагнитным спектром.
Поток энергии , скорость передачи энергии через единицу площади (Дж · м ⁻² · с ⁻¹ ). Излучательный поток и тепловой поток являются частными случаями потока энергии.
Поток частиц , скорость переноса частиц через единицу площади ([количество частиц] м ⁻² · с ⁻¹ )

Эти потоки являются векторами в каждой точке пространства и имеют определенную величину и направление. Кроме того, можно использовать дивергенцию любого из этих потоков, чтобы определить скорость накопления количества в контрольном объеме вокруг данной точки пространства. Для несжимаемого потока расходимость объемного потока равна нулю.

Химическая диффузия [ править ]

Как упоминалось выше, химический мольное поток из компонента А в качестве изотермической , изобарно система определяется в законе диффузии Фика , как:

\mathbf {J} _{A}=-D_{AB}\nabla c_{A}

где символ набла ∇ обозначает оператор градиента , D _AB - коэффициент диффузии (м ² · с ^-1 ) компонента A, диффундирующего через компонент B, c _A - концентрация ( моль / м ³ ) компонента A. ^[9]

Этот поток имеет единицы моль · м ⁻² · с ⁻¹ и соответствует первоначальному определению потока Максвелла. ^[5]

Для разреженных газов кинетическая молекулярная теория связывает коэффициент диффузии D с плотностью частиц n = N / V , молекулярной массой m , сечением столкновения и абсолютной температурой T соотношением $\sigma$

D={\frac {2}{3n\sigma }}{\sqrt {\frac {kT}{\pi m}}}

где второй множитель - это длина свободного пробега, а квадратный корень (с постоянной Больцмана k ) - средняя скорость частиц.

В турбулентных потоках перенос вихревым движением можно выразить как сильно увеличенный коэффициент диффузии.

Квантовая механика [ править ]

В квантовой механике частицы массы m в квантовом состоянии ψ ( r , t ) имеют плотность вероятности, определяемую как

\rho =\psi ^{*}\psi =|\psi |^{2}.\,

Таким образом, вероятность найти частицу в дифференциальном элементе объема d ³r равна

{\rm {d}}P=|\psi |^{2}{\rm {d}}^{3}\mathbf {r} .\,

Тогда количество частиц, проходящих перпендикулярно через единицу площади поперечного сечения в единицу времени, является потоком вероятности;

\mathbf {J} ={\frac {i\hbar }{2m}}\left(\psi \nabla \psi ^{*}-\psi ^{*}\nabla \psi \right).\,

Иногда это называют током вероятности или плотностью тока ^[10] или плотностью потока вероятности. ^[11]

Поток как поверхностный интеграл [ править ]

Визуализированный поток. Кольца показывают границы поверхности. Красные стрелки обозначают поток зарядов, жидких частиц, субатомных частиц, фотонов и т. Д. Число стрелок, которые проходят через каждое кольцо, и есть поток.

Общее математическое определение (поверхностный интеграл) [ править ]

В качестве математической концепции, поток представлен поверхностный интеграл векторного поля , ^[12]

\Phi _{F}=\iint _{A}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A}

\Phi _{F}=\iint _{A}\mathbf {F} \cdot \mathbf {n} \mathrm {d} A

где F - векторное поле , а d A - векторная площадь поверхности A , направленная по нормали к поверхности . Для второго n - направленный наружу единичный вектор нормали к поверхности.

Поверхность должна быть ориентируемой , т.е. можно различить две стороны: поверхность не загибается сама на себя. Кроме того, поверхность должна быть действительно ориентирована, т. Е. Мы используем соглашение относительно того, какое направление считается положительным; обратный поток считается отрицательным.

Нормаль к поверхности обычно направляется по правилу правой руки .

И наоборот, можно рассматривать поток как более фундаментальную величину и называть векторное поле плотностью потока.

Часто векторное поле рисуется кривыми (линиями поля), следующими «потоку»; величина векторного поля - это плотность линий, а поток через поверхность - это количество линий. Линии берут начало в областях положительной дивергенции (источники) и заканчиваются в областях отрицательной дивергенции (впадины).

См. Также изображение справа: количество красных стрелок, проходящих через единицу площади, представляет собой плотность потока, кривая, окружающая красные стрелки, обозначает границу поверхности, а ориентация стрелок по отношению к поверхности обозначает знак скалярное произведение векторного поля с поверхностными нормалей.

Если поверхность охватывает трехмерную область, обычно поверхность ориентирована так, что приток считается положительным; наоборот - отток .

Теорема о расходимости утверждает, что чистый отток через замкнутую поверхность, другими словами, чистый отток из трехмерной области, находится путем добавления локального чистого оттока из каждой точки в регионе (который выражается дивергенцией ).

Если поверхность не замкнута, она имеет ориентированную кривую в качестве границы. Теорема Стокса утверждает, что поток ротора векторного поля является линейным интегралом векторного поля над этой границей. Этот интеграл по траекториям также называется циркуляцией , особенно в гидродинамике. Таким образом, завиток - это плотность циркуляции.

Мы можем применить поток и эти теоремы ко многим дисциплинам, в которых мы видим токи, силы и т. Д., Приложенные через области.

Электромагнетизм [ править ]

Один из способов лучше понять концепцию потока в электромагнетизме - это сравнить его с сеткой для бабочек. Количество воздуха, проходящего через сеть в любой момент времени, и есть поток. Если скорость ветра высока, то поток через сеть велик. Если сеть сделать больше, то поток будет больше, даже если скорость ветра такая же. Чтобы через сетку проходила большая часть воздуха, отверстие сетки должно быть обращено в сторону ветра. Если сетка параллельна ветру, ветер не будет двигаться через сетку. Самый простой способ представить себе поток - это «сколько воздуха проходит через сеть», где воздух - это поле скорости, а сеть - это граница воображаемой поверхности.

Электрический поток [ править ]

Электрический «заряд», такой как одиночный протон в космосе, имеет величину, определенную в кулонах. Такой заряд окружает электрическое поле. В наглядной форме электрическое поле от точечного положительного заряда можно представить в виде точечных излучающих линий электрического поля (иногда также называемых «силовыми линиями»). Концептуально электрический поток можно представить как «количество силовых линий», проходящих через данную область. Математически электрический поток представляет собой интеграл нормальной составляющей электрического поля в данной области. Таким образом, единицы электрического потока являются, в системе MKS , ньютоны на кулоновские разы метров в квадрат, или Н · м ²/ С. (Плотность электрического потока - это электрический поток на единицу площади и является мерой силы нормальной составляющей электрического поля, усредненной по площади интегрирования. Единицы измерения - N / C, такие же, как электрическое поле в единицах MKS. )

Используются две формы электрического потока , одна для E- поля: ^[13]^[14]

\Phi _{E}=

$\ oiint$

{\scriptstyle A}

\mathbf {E} \cdot {\rm {d}}\mathbf {A}

и один для D- поля (называемого электрическим смещением ):

\Phi _{D}=

$\ oiint$

{\scriptstyle A}

\mathbf {D} \cdot {\rm {d}}\mathbf {A}

Эта величина возникает в законе Гаусса, который гласит, что поток электрического поля E из замкнутой поверхности пропорционален электрическому заряду Q _A, заключенному в поверхности (независимо от того, как этот заряд распределен), интегральная форма имеет вид:

$\ oiint$

{\scriptstyle A}

\mathbf {E} \cdot {\rm {d}}\mathbf {A} ={\frac {Q_{A}}{\varepsilon _{0}}}

где ε ₀ - диэлектрическая проницаемость свободного пространства .

Если рассматривать поток вектора электрического поля E для трубки около точечного заряда в поле заряда, но не содержащей его со сторонами, образованными касательными к полю линиями, поток для сторон равен нулю и существует равный и противоположный поток на обоих концах трубки. Это следствие закона Гаусса, примененного к полю обратных квадратов. Флюс для любой поверхности поперечного сечения трубки будет одинаковым. Полный поток для любой поверхности, окружающей заряд q, равен q / ε ₀ . ^[15]

В свободном пространстве электрическое смещение задается определяющим соотношением D = ε ₀ E , поэтому для любой ограничивающей поверхности поток D- поля равен заряду Q _A внутри нее. Здесь выражение «поток из» указывает на математическую операцию, и, как можно видеть, результат не обязательно является «потоком», поскольку на самом деле ничто не течет вдоль силовых линий электрического поля.

Магнитный поток [ править ]

Плотность магнитного потока ( магнитное поле ), имеющая единицу измерения Вт / м ² ( Тесла ), обозначается буквой B , и магнитный поток определяется аналогично: ^[13]^[14]

\Phi _{B}=

$\ oiint$

{\scriptstyle A}

\mathbf {B} \cdot {\rm {d}}\mathbf {A}

с теми же обозначениями выше. Величина возникает в законе индукции Фарадея , где магнитный поток зависит от времени либо потому, что граница зависит от времени, либо потому, что магнитное поле зависит от времени. В интегральной форме:

-{\frac {{\rm {d}}\Phi _{B}}{{\rm {d}}t}}=\oint _{\partial A}\mathbf {E} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}

где d ℓ представляет собой бесконечно малый вектор линейный элемент из замкнутой кривой , с величиной , равной длине в бесконечно малой линейного элемента, а направление задается касательной к кривой , причем знак определяется направлением интегрирования. $\partial A$ $\partial A$

Скорость изменения магнитного потока через проволочную петлю минус электродвижущая сила, создаваемая в этом проводе. Направление таково, что если позволить току проходить через провод, электродвижущая сила вызовет ток, который «противодействует» изменению магнитного поля, создавая магнитное поле, противоположное изменению. Это основа индукторов и многих электрогенераторов .

Пойнтинг флюс [ править ]

Используя это определение, поток вектора Пойнтинга S над указанной поверхностью - это скорость, с которой электромагнитная энергия течет через эту поверхность, определенная так же, как и раньше: ^[14]

\Phi _{S}=

$\ oiint$

{\scriptstyle A}

\mathbf {S} \cdot {\rm {d}}\mathbf {A}

Поток вектора Пойнтинга через поверхность - это электромагнитная мощность или энергия в единицу времени , проходящая через эту поверхность. Это обычно используется при анализе электромагнитного излучения , но также применимо и к другим электромагнитным системам.

Как ни странно, вектор Пойнтинга иногда называют потоком мощности , что является примером первого использования потока, описанного выше. ^[16] Он измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт / м ² ).

Единицы радиометрии СИ [ править ]

Блоки радиометрии СИ
v
т
е
Количество		Единица измерения		Измерение	Примечания
Имя	Символ ^{[nb 1]}	Имя	Символ	Символ	Примечания
Энергия излучения	Q _e^{[nb 2]}	джоуль	J	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻²	Энергия электромагнитного излучения.
Плотность лучистой энергии	ж _е	джоуль на кубический метр	Дж / м ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻²	Лучистая энергия на единицу объема.
Сияющий поток	Φ _e^{[nb 2]}	ватт	W = Дж / с	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻³	Излучаемая, отраженная, переданная или полученная энергия излучения в единицу времени. Иногда это также называют «сияющей силой».
Спектральный поток	Φ _{e, ν}^{[nb 3]}	ватт на герц	Вт / Гц	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻²	Лучистый поток на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅нм ^-1 .
Спектральный поток	Φ _{e, λ}^{[nb 4]}	ватт на метр	Вт / м	M ⋅ L ⋅ T ⁻³
Сияющая интенсивность	I _{e, Ω}^{[nb 5]}	ватт на стерадиан	Вт / ср	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻³	Излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поток излучения на единицу телесного угла. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	I _{e, Ω, ν}^{[nb 3]}	ватт на стерадиан на герц	W⋅sr ⁻¹ ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻²	Интенсивность излучения на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅ср ⁻¹ нм ⁻¹ . Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	I _{e, Ω, λ}^{[nb 4]}	ватт на стерадиан на метр	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻¹	M ⋅ L ⋅ T ⁻³
Сияние	L _{e, Ω}^{[nb 5]}	ватт на стерадиан на квадратный метр	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻²	M ⋅ T ⁻³	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».
Спектральное сияние	L _{e, Ω, ν}^{[nb 3]}	ватт на стерадиан на квадратный метр на герц	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅sr ⁻¹ m ⁻² nm ⁻¹ . Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральное сияние	L _{e, Ω, λ}^{[nb 4]}	ватт на стерадиан на квадратный метр, на метр	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
Энергия излучения Плотность потока	E _e^{[nb 2]}	ватт на квадратный метр	Вт / м ²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток , полученный с помощью поверхности на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная освещенность Спектральная плотность потока	E _{e, ν}^{[nb 3]}	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м ⁻² ⋅Гц ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». Единицы измерения спектральной плотности потока, не относящиеся к системе СИ, включают янский (1 Ян = 10 ⁻²⁶ Вт⋅м ⁻² Гц ⁻¹ ) и единицу солнечного потока (1 sfu = 10 ⁻²² Вт⋅м ⁻² ⋅Гц ⁻¹ = 10 ^4). Jy).
Спектральная освещенность Спектральная плотность потока	E _{e, λ}^{[nb 4]}	ватт на квадратный метр, на метр	Вт / м ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
Лучистость	J _e^{[nb 2]}	ватт на квадратный метр	Вт / м ²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток покидает (испускается, отражается и проходит) поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральное излучение	J _{e, ν}^{[nb 3]}	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м ⁻² ⋅Гц ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Сияние поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м ⁻² нм ⁻¹ . Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральное излучение	J _{e, λ}^{[nb 4]}	ватт на квадратный метр, на метр	Вт / м ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
Сияющая выходность	M _e^{[nb 2]}	ватт на квадратный метр	Вт / м ²	M ⋅ T ⁻³	Лучистый поток , излучаемый на поверхности на единицу площади. Это излучаемый компонент излучения. «Излучение излучения» - старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная выходность	M _{e, ν}^{[nb 3]}	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м ⁻² ⋅Гц ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	Излучение поверхности 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 ошибочно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная выходность	M _{e, λ}^{[nb 4]}	ватт на квадратный метр, на метр	Вт / м ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
Сияющее воздействие	H _e	джоуль на квадратный метр	Дж / м ²	M ⋅ T ⁻²	Лучистая энергия, получаемая поверхностью на единицу площади, или, что эквивалентно, освещенность поверхности, интегрированная по времени облучения. Иногда это также называют «сияющим флюенсом».
Спектральная экспозиция	H _{e, ν}^{[nb 3]}	джоуль на квадратный метр на герц	Дж⋅м ⁻² ⋅Гц ⁻¹	M ⋅ T ⁻¹	Излучение поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Дж⋅м ⁻² нм ⁻¹ . Иногда это также называют «спектральной плотностью энергии».
Спектральная экспозиция	H _{e, λ}^{[nb 4]}	джоуль на квадратный метр, на метр	Дж / м ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻²
Полусферический коэффициент излучения	ε	N / A		1	Излучение поверхности , деленное на выход черного тела при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная полусферическая излучательная способность	ε _ν или ε _λ	N / A		1	Спектральная светимость поверхности , деленная на светимость черного тела при той же температуре, что и эта поверхность.
Направленная излучательная способность	ε _Ω	N / A		1	Излучение , излучаемый на поверхности , разделенные , что излучаемый черного тела при той же температуре , как эта поверхность.
Спектрально-направленная излучательная способность	ε _{Ω, ν} или ε _{Ω, λ}	N / A		1	Спектральное свечение , излучаемое на поверхность , деленное на том , что из черного тела при той же температуре , как эта поверхность.
Полусферическое поглощение	А	N / A		1	Лучистый поток поглощается на поверхность , деленный на которые получены этой поверхность. Не следует путать с « поглощением ».
Спектральное полусферическое поглощение	A _ν или A _λ	N / A		1	Спектральный поток поглощается на поверхности , деленная на которые получены этой поверхности. Это не следует путать со « спектральным поглощением ».
Направленное поглощение	А _Ом	N / A		1	Излучение поглощается на поверхности , деленной на сияния падающего на эту поверхность. Не следует путать с « поглощением ».
Спектральное направленное поглощение	A _{Ω, ν} или A _{Ω, λ}	N / A		1	Спектральный сияния поглощается на поверхности , деленной на спектральной энергетической яркости падающего на эту поверхность. Это не следует путать со « спектральным поглощением ».
Полусферическое отражение	р	N / A		1	Лучистый поток, отраженный от поверхности , делится на поток , принимаемый этой поверхностью.
Спектральная полусферическая отражательная способность	R _ν или R _λ	N / A		1	Спектральный поток отражается на поверхности , деленная на которые получены этой поверхности.
Направленное отражение	R _Ом	N / A		1	Излучение отражается на поверхности , деленной на том , что полученные с помощью этой поверхности.
Спектральная отражательная способность	R _{Ω, ν} или R _{Ω, λ}	N / A		1	Спектральное сияние отражается на поверхность , деленный на которые получены этой поверхность.
Полусферический коэффициент пропускания	Т	N / A		1	Лучевой поток передается по поверхности , деленная на которые получены этой поверхности.
Спектральное полусферическое пропускание	T _ν или T _λ	N / A		1	Спектральный поток передается по поверхности , деленная на которые получены этой поверхности.
Направленное пропускание	Т _Ом	N / A		1	Излучение передается по поверхности , деленная на которые получены этой поверхности.
Спектрально-направленное пропускание	T _{Ω, ν} или T _{Ω, λ}	N / A		1	Спектральное сияние передается по поверхности , деленный на которые получены этой поверхность.
Полусферический коэффициент затухания	μ	обратный счетчик	м ⁻¹	L ⁻¹	Поток излучения, поглощаемый и рассеиваемый на объем на единицу длины, деленный на полученный этим объемом.
Коэффициент спектрального полусферического ослабления	μ _ν или μ _λ	обратный счетчик	м ⁻¹	L ⁻¹	Спектральный лучистого потока поглощается и рассеивается по объему на единицу длины, деленное на том , что полученные этим объемом.
Коэффициент направленного затухания	μ _Ом	обратный счетчик	м ⁻¹	L ⁻¹	Сияние поглощается и рассеивается на объем на единицу длины, деленный на полученное этим объемом.
Коэффициент направленного спектрального ослабления	μ _{Ω, ν} или μ _{Ω, λ}	обратный счетчик	м ⁻¹	L ⁻¹	Спектральная яркость поглощается и рассеивается на объем на единицу длины, деленный на полученное этим объемом.
См. Также: SI · Радиометрия · Фотометрия.

^ Организации по стандартизации рекомендуютобозначатьрадиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
^ a b c d e Иногда можно увидеть альтернативные символы: W или E для лучистой энергии, P или F для лучистого потока, I для энергетической освещенности, W для лучистой светимости.
^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческий) - не путать с суффиксом «v» (от «визуальный»), обозначающим фотометрическую величину.
^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ » (греческий).
^ a b Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω » (греческий).

См. Также [ править ]

Величина AB
Генератор сжатия потока с взрывной накачкой
Вихревой ковариационный поток (также известный как вихревая корреляция, вихревой поток)
Испытательная установка Fast Flux
Флюенс (поток первого сорта для пучков частиц)
Динамика жидкостей
Площадь потока
Пиннинг флюса
Квантование потока
Закон Гаусса
Закон обратных квадратов

Янский (единица измерения спектральной плотности потока вне системы СИ)
Скрытый тепловой поток
Световой поток
Магнитный поток
Квант магнитного потока
Нейтронный поток
Пойнтинг флюс
Теорема Пойнтинга
Сияющий поток
Быстрый квант одиночного потока
Поток звуковой энергии
Объемный флюс (флюс первого сорта для жидкостей)
Объемный расход (флюс второго сорта для жидкостей)

Заметки [ править ]

^ Перселл, p22-26
^ Уикли, Эрнест (1967). Этимологический словарь современного английского языка . Courier Dover Publications. п. 581. ISBN. 0-486-21873-2.
^ Херивел, Джон (1975). Жозеф Фурье: человек и физик . Оксфорд: Clarendon Press. С. 181–191. ISBN 0198581491.
^ Фурье, Джозеф (1822). Théorie analytique de la chaleur (на французском языке). Париж: Фирмен Дидо Пер и Филс. OCLC 2688081 .
^ a b c Максвелл, Джеймс Клерк (1892). Трактат об электричестве и магнетизме . ISBN 0-486-60636-8.
^ Берд, Р. Байрон ; Стюарт, Уоррен Э .; Лайтфут, Эдвин Н. (1960). Явления переноса . Вайли. ISBN 0-471-07392-X.
^ а б П.М. Уилан; MJ Hodgeson (1978). Основные принципы физики (2-е изд.). Джон Мюррей. ISBN 0-7195-3382-1.
^ Карслав, HS; Jaeger, JC (1959). Проводимость тепла в твердых телах (второе изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-853303-9.
^ Велти; Уикс, Уилсон и Роррер (2001). Основы переноса количества движения, тепла и массы (4-е изд.). Вайли. ISBN 0-471-38149-7.
Перейти ↑ D. McMahon (2006). Демистификация квантовой механики . Демистифицировано. Мак Гроу Хилл. ISBN 0-07-145546-9.
Перейти ↑ Sakurai, JJ (1967). Продвинутая квантовая механика . Эддисон Уэсли. ISBN 0-201-06710-2.
^ MR Spiegel; С. Липчутц; Д. Спеллман (2009). Векторный анализ . Очертания Шаума (2-е изд.). Макгроу Хилл. п. 100. ISBN 978-0-07-161545-7.
^ а б И. Грант; WR Филлипс (2008). Электромагнетизм . Манчестерская физика (2-е изд.). Джон Вили и сыновья . ISBN 978-0-471-92712-9.
^ а б в Д.Дж. Гриффитс (2007). Введение в электродинамику (3-е изд.). Pearson Education, Дорлинг Киндерсли . ISBN 81-7758-293-3.
^ Фейнман, Ричард П. (1964). Лекции Фейнмана по физике . II . Эддисон-Уэсли. С. 4–8, 9. ISBN 0-7382-0008-5.
^ Вангснесса, Роальд К. (1986). Электромагнитные поля (2-е изд.). Вайли. ISBN 0-471-81186-6. стр.357

Браун, Майкл, доктор философии (2010). Физика для инженерии и науки, 2-е издание . Очертания Шаума. Нью-Йорк, Торонто: McGraw-Hill Publishing . ISBN 978-0-0716-1399-6.
Перселл, Эдвард, доктор философии (2013). Электричество и магнетизм, 3-е издание . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978110-7014022.

Дальнейшее чтение [ править ]

Штауфер, PH (2006). "Flux Flummoxed: предложение для последовательного использования". Грунтовые воды . 44 (2): 125–128. DOI : 10.1111 / j.1745-6584.2006.00197.x . PMID 16556188 .

Внешние ссылки [ править ]

Словарное определение потока в Викисловаре

[note-suffix-e-17] Организации по стандартизации рекомендуютобозначатьрадиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.

[note-alternative-symbol-radiometric-18] Иногда можно увидеть альтернативные символы: W или E для лучистой энергии, P или F для лучистого потока, I для энергетической освещенности, W для лучистой светимости.

[note-suffix-nu-19] Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческий) - не путать с суффиксом «v» (от «визуальный»), обозначающим фотометрическую величину.

[note-suffix-lambda-20] Спектральные величины, заданные на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ » (греческий).

[note-suffix-omega-21] Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω » (греческий).

[1] Перселл, p22-26

[2] Уикли, Эрнест (1967). Этимологический словарь современного английского языка . Courier Dover Publications. п. 581. ISBN. 0-486-21873-2.

[3] Херивел, Джон (1975). Жозеф Фурье: человек и физик . Оксфорд: Clarendon Press. С. 181–191. ISBN 0198581491.

[4] Фурье, Джозеф (1822). Théorie analytique de la chaleur (на французском языке). Париж: Фирмен Дидо Пер и Филс. OCLC 2688081 .

[Maxwell-5] Максвелл, Джеймс Клерк (1892). Трактат об электричестве и магнетизме . ISBN 0-486-60636-8.

[6] Берд, Р. Байрон ; Стюарт, Уоррен Э .; Лайтфут, Эдвин Н. (1960). Явления переноса . Вайли. ISBN 0-471-07392-X.

[Physics_P.M-7] а б П.М. Уилан; MJ Hodgeson (1978). Основные принципы физики (2-е изд.). Джон Мюррей. ISBN 0-7195-3382-1.

[8] Карслав, HS; Jaeger, JC (1959). Проводимость тепла в твердых телах (второе изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-853303-9.

[9] Велти; Уикс, Уилсон и Роррер (2001). Основы переноса количества движения, тепла и массы (4-е изд.). Вайли. ISBN 0-471-38149-7.

[10] Перейти ↑ D. McMahon (2006). Демистификация квантовой механики . Демистифицировано. Мак Гроу Хилл. ISBN 0-07-145546-9.

[11] Перейти ↑ Sakurai, JJ (1967). Продвинутая квантовая механика . Эддисон Уэсли. ISBN 0-201-06710-2.

[12] MR Spiegel; С. Липчутц; Д. Спеллман (2009). Векторный анализ . Очертания Шаума (2-е изд.). Макгроу Хилл. п. 100. ISBN 978-0-07-161545-7.

[Electromagnetism_2008-13] а б И. Грант; WR Филлипс (2008). Электромагнетизм . Манчестерская физика (2-е изд.). Джон Вили и сыновья . ISBN 978-0-471-92712-9.

[Electrodynamics_2007-14] а б в Д.Дж. Гриффитс (2007). Введение в электродинамику (3-е изд.). Pearson Education, Дорлинг Киндерсли . ISBN 81-7758-293-3.

[15] Фейнман, Ричард П. (1964). Лекции Фейнмана по физике . II . Эддисон-Уэсли. С. 4–8, 9. ISBN 0-7382-0008-5.

[16] Вангснесса, Роальд К. (1986). Электромагнитные поля (2-е изд.). Вайли. ISBN 0-471-81186-6. стр.357

[1]