Irradiación (fotometría)

Irradiación
$E_e$
Dimensión	M T -3
Unidades
SI	Wm - 2
SGA	ergio cm -2 s -1
notas
cantidad fotométrica de energía

La irradiancia es una cantidad física , una de las cantidades fotométricas de energía [1] . Caracteriza la densidad de potencia superficial de la radiación incidente en la superficie. Es cuantitativamente igual a la relación del flujo de radiación incidente en un área pequeña de la superficie al área de esta área [1] [2] : $E_e$ $d\Phi _{e}$ $dS$

E_{e}={\frac {d\Phi_{e}}{dS}}.

Numéricamente, la irradiancia es igual al módulo de la componente del vector de Poynting , perpendicular a la superficie, promediado durante un tiempo que excede significativamente el período de las oscilaciones electromagnéticas.

Unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) : W m −2 .

Si la superficie está iluminada por una fuente puntual [3] , entonces para su irradiación se cumple lo siguiente:

E_{e}={\frac {I_{e}}{r^{2}}}\cos \theta ,

donde es la intensidad de radiación de la fuente en la dirección del punto de interés de la superficie, es la distancia entre este punto y la fuente, y es el ángulo que forma la normal a la superficie con la dirección a la fuente. $Es decir}$ $r$ $\ theta$

Otro nombre de irradiancia utilizado en la literatura, pero no contemplado por GOST [1] , es iluminación de energía .

Densidad espectral de irradiancia

La densidad espectral de la irradiancia es la relación entre la cantidad de irradiancia por pequeño intervalo espectral y el ancho de este intervalo: $E_{{e,\lambda}}$ $dE_{e},$ $d \ lambda ,$

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

La unidad de medida del SI es W m −3 . Dado que las longitudes de onda se suelen medir en nanómetros , en la práctica se utiliza W m −2 nm −1 . $E_{{e,\lambda}}$

La dependencia de la densidad espectral de la irradiancia de la longitud de onda de la radiación se denomina espectro de irradiancia. La figura muestra los espectros de irradiancia creados por la radiación solar fuera de la atmósfera terrestre y al nivel del mar . A modo de comparación, también se proporciona allí el espectro de radiación de un cuerpo absolutamente negro calentado a una temperatura de 5250 ° C (~ 5525 K ). Se puede observar que la irradiancia en la superficie terrestre es notablemente menor que en el espacio, debido a la absorción de radiación por parte de los gases que componen la atmósfera.

Luz analógica

En el sistema de cantidades fotométricas de luz , el análogo de la irradiancia es la iluminación . En relación con la irradiancia, la iluminancia es un valor fotométrico reducido obtenido a partir de los valores de la eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática para la visión diurna [4] : $E_{v}$ $V(\lambda)$

E_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{{380~nm}}^{{780~nm}}E_{{e,\lambda }}(\lambda )V(\lambda )d \lambda,

donde es la máxima eficiencia luminosa de radiación [5] , igual en el sistema SI a 683 lm /W [6] . Su valor numérico se deriva directamente de la definición de la candela . $K_{m}$

Magnitudes fotométricas de energía SI

En la tabla se proporciona información sobre otras magnitudes fotométricas de energía principal. Las designaciones de las cantidades se dan de acuerdo con GOST 26148-84 [1] .

Cantidades fotométricas de energía SI

Nombre (sinónimo de [7] )	Notación	Definición	Unidad en SI	Análogo de luz
Energía radiante ( energía radiante)	$Q_{e}$ o $W$	Energía transportada por la radiación.	j	energia luminosa
Flujo de radiación (flujo radiante)	$\Fi$ o _ $PAGS$	$\Phi _{e}={\frac {dQ_{e}}{dt}}$	Mar	Flujo de luz
Fuerza de radiación (fuerza de energía de la luz)	$Es decir}$	$I_{e}={\frac{d\Phi_{e}}{d\Omega }}$	mar sr −1	El poder de la luz
Densidad de energía de radiación volumétrica	$tu_{e}$	$U_{e}={\frac{dQ_{e}}{dV}}$	J m −3	Densidad volumétrica de la energía luminosa.
Luminosidad energética	$Yo}$	$M_{e}={\frac{d\Phi_{e}}{dS_{1}}}$	W m −2	Luminosidad
Brillo de energía	$L_{e}$	$L_{e}={\frac {d^{2}\Phi_{e}}{d\Omega \,dS_{1}\,\cos \varepsilon }}$	W metro −2 sr −1	Brillo
Brillo de energía integral	$\Lambda _{e}$	$\Lambda _{e}=\int _{0}^{t}L_{e}(t')dt'$	J m −2 sr −1	Brillo integral
exposición a la energía	$Él}$	$H_{e}={\frac{dQ_{e}}{dS_{2}}}$	J m −2	exposición a la luz
Densidad de energía espectral de la radiación	$Q_{{e,\lambda}}$	$Q_{{e,\lambda }}={\frac {dQ_{e}}{d\lambda }}$	J m −1	Densidad espectral de la energía luminosa.

Aquí , es el área del elemento de superficie fuente, es el área del elemento de superficie receptor y es el ángulo entre la normal al elemento de superficie fuente y la dirección de observación. $dS_{1}$ $dS_{2}$ $\varepsilon$

Notas

↑ 1 2 3 4 GOST 26148-84. Fotometría. Términos y definiciones. . - M. : Editorial de normas, 1984. - 24 p.
↑ Irradiación . Artículo en la Enciclopedia Física. . Consultado el 12 de junio de 2012. Archivado desde el original el 22 de marzo de 2012. (indefinido)
↑ Cualquier fuente puede considerarse una fuente puntual si la distancia entre ella y el punto de observación es lo suficientemente grande en comparación con su tamaño.
↑ GOST 8.332-78. Sistema estatal para asegurar la uniformidad de las mediciones. Medidas de luz. Valores de la eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática para visión diurna. . Consultado el 12 de junio de 2012. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2013. (indefinido)
↑ El término "equivalente fotométrico de radiación" también se usa en la literatura.
↑ GOST 8.417-2002. Sistema estatal para asegurar la uniformidad de las mediciones. Unidades de cantidades. (enlace no disponible) . Consultado el 12 de junio de 2012. Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2012. (indefinido)
↑ El nombre utilizado en la literatura, pero no entre los recomendados en el sistema SI y en GOST.

Magnitudes fotométricas de energía

energía de radiación
flujo de radiación
Potencia de radiación media
Máxima potencia de radiación
Brillo de energía
Fuerza de radiación
Luminosidad energética
Irradiación
Densidad de potencia de radiación superficial
Densidad de energía de radiación superficial
exposición espacial
iluminación de energía
exposición a la energía
Exposición a la energía espacial
Brillo de energía integral
Densidad de energía de radiación volumétrica
Densidad de volumen de la fuerza de radiación