Радиометрия

Эта статья в значительной степени или полностью основана на одном источнике . Соответствующее обсуждение можно найти на странице обсуждения . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на дополнительные источники.
Найти источники: «Радиометрия» - новости · газеты · книги · ученый · JSTOR ( декабрь 2015 г. )

Радиометрия - это набор методов измерения электромагнитного излучения , в том числе видимого света . Радиометрические методы в оптике характеризуют распределение мощности излучения в пространстве, в отличие от фотометрических методов, которые характеризуют взаимодействие света с человеческим глазом. Принципиальное различие между радиометрией и фотометрией состоит в том, что радиометрия дает полный спектр оптического излучения, а фотометрия ограничивается видимым спектром. Радиометрия отличается от квантовых методов, таких как счет фотонов .

Использование радиометров для определения температуры предметов и газов путем измерения потока излучения называется пирометрией . Переносные пирометры часто продаются как инфракрасные термометры .

Радиометрия важна в астрономии , особенно в радиоастрономии , и играет важную роль в дистанционном зондировании Земли . Методы измерения, относящиеся к категории радиометрии в оптике, в некоторых астрономических приложениях называются фотометрией, в отличие от использования этого термина в оптике.

Спектрорадиометрия - это измерение абсолютных радиометрических величин в узких диапазонах длин волн. ^[1]

Радиометрические величины [ 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).

Интегральные и спектральные радиометрические величины [ править ]

Интегральные величины (например, лучистый поток ) описывают общий эффект излучения всех длин волн или частот , в то время как спектральные величины (например, спектральная мощность ) описывают эффект излучения одной длины волны λ или частоты ν . Каждой интегральной величине соответствуют спектральные величины, например, лучистый поток Φ _e соответствует спектральной мощности Φ _{e, λ} и Φ _{e, ν} .

Получение спектрального аналога интегральной величины требует предельного перехода . Это происходит из идеи, что вероятность существования фотона с точно запрошенной длиной волны равна нулю. Покажем связь между ними на примере лучистого потока:

Интегральный поток, единицей измерения W :

{\ displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {e}}.}

Спектральный поток по длине волны, единица измерения Вт / м :

\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={\mathrm {d} \Phi _{\mathrm {e} } \over \mathrm {d} \lambda },

где - лучистый поток излучения в малом интервале длин волн [ λ , λ + d λ ]. Площадь под графиком с горизонтальной осью длин волн равна полному лучистому потоку. $\mathrm {d} \Phi _{\mathrm {e} }$

Спектральный поток по частоте, единица измерения Вт / Гц :

\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={\mathrm {d} \Phi _{\mathrm {e} } \over \mathrm {d} \nu },

где - лучистый поток излучения в малом интервале частот [ ν , ν + d ν ]. Площадь под графиком с горизонтальной осью частот равна полному лучистому потоку. $\mathrm {d} \Phi _{\mathrm {e} }$

Спектральные величины по длине волны λ и частоте ν связаны друг с другом, поскольку произведение двух переменных - это скорость света ( ): $\lambda \cdot \nu =c$

\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={c \over \lambda ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\nu },

или или

\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={c \over \nu ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda },

\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }=\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }.

Интегральная величина может быть получена интегрированием спектральной величины:

\Phi _{\mathrm {e} }=\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,\mathrm {d} \lambda =\int _{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 .

См. Также [ править ]

Отражательная способность
СВЧ радиометр
Измерение ионизирующего излучения
Радиометрическая калибровка
Радиометрическое разрешение

Ссылки [ править ]

↑ Лесли Д. Штробель и Ричард Д. Закиа (1993). Фокальная энциклопедия фотографии (3-е изд.). Focal Press . п. 115 . ISBN 0-240-51417-3. спектрорадиометрия Фокальная энциклопедия фотографии.

Внешние ссылки [ править ]

Часто задаваемые вопросы по радиометрии и фотометрии Страница часто задаваемых вопросов профессора Джима Палмера по радиометрии (Колледж оптических наук Университета Аризоны).

[note-suffix-e-2] Организации по стандартизации рекомендуютобозначатьрадиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.

[note-alternative-symbol-radiometric-3] 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-4] Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческий) - не путать с суффиксом «v» (от «визуальный»), обозначающим фотометрическую величину.

[note-suffix-lambda-5] Спектральные величины, заданные на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ » (греческий).

[note-suffix-omega-6] Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω » (греческий).

[1] Лесли Д. Штробель и Ричард Д. Закиа (1993). Фокальная энциклопедия фотографии (3-е изд.). Focal Press . п. 115 . ISBN 0-240-51417-3. спектрорадиометрия Фокальная энциклопедия фотографии.

[1]