Radiant Flux: Müntəzəm Rehber

Radiant flux termini ilə təsvir edilir ki, nesnə tərəfindən vahid vaxt ərzində istila, qaynaqlanma, keçirilmə və ya qəbul olunan radiasiya enerjisinin miqdarıdır. Radiasiya enerjisi, məsələn, işıq, radyo dalgaları, mikrodalğalar, infrakras, ultraviyolyet və röntgen dalgaları kimi elektromaqnit dalgaların daşıdığı enerjidir. Radiant flux, radiant güc və ya işıq gücü (işıq halında) adlanır.

Radiant flux, elektromaqnit radianstan ölçmək və analiz etmək üzrə elmdir. Radiant flux, işıq mənbələrinin, detektorların, optik komponentlərin və sistemlərin performansını xarakterizə etmək üçün istifadə edilə bilər. Ayrıca, radiant intenstivlik, radiance, iradiyanca, radiant exitance və radiosity kimi digər radiometrik miqdarlara hesablamalar aparmaq üçün də istifadə edilə bilər.

Bu məqalədə, radiant flux nə olduğunu, onu necə ölçüləri və hesablayırlar, başqa radiometrik və fotometrik miqdarlara necə bağlı olduğunu, və onun bəzi tətbiqləri və nümunələrini izah edəcəyik.

Radiant Flux Nədir?

Radiant flux, vahid vaxt ərzində radiasiya enerjisinin dəyişmə sürəti kimi tərif olunur. Riyaziyyatda bu belə ifadə edilə bilər:

Burada:

• Φe - vata (W) cinsindən radiant flux

• Qe - jul (J) cinsindən radiant enerji

• t - saniyə (s) cinsindən zaman

Radiant enerji, bir səthin üzərində və ya bir həcm içində elektromaqnit dalgalar vasitəsilə transfer edilən ümumi enerjidir. Bu, məsələn, işıq lampa, aynası, hava və ya stekl vasitəsilə yayılabilir, və ya şəmis paneli kimi bir nesnə tərəfindən qəbul edilə bilər.

Radiant flux, enerjinin köçüş yönündən asılı olaraq müsbət və ya mənfi ola bilər. Məsələn, əgər işıq mənbəsi 10 W radiant flux verirsə, bu, onun saniyədə 10 J enerji itirdiyini göstərir. Başqa tərəfdən, əgər detektor 10 W radiant flux alırsa, bu, onun saniyədə 10 J enerji aldığını göstərir.

Radiant flux, elektromaqnit radianstan dalğa uzunluğu və ya frekvensiyasına asılıdır. Fərqli dalğa uzunluqları fərqli enerjiyə malikdir və maddələrlə fərqli şəkildə təsir edirlər. Məsələn, görünən işıq, infrakras radianstan daha yüksək enerjiyə malikdir və insan gözünün görə bilədiyi, ultraviyolyet radianstan daha yüksək enerjiyə malikdir və quruq yanığ və qan sarırmalarına səbəb ola bilər.

Dalğa uzunluğu və ya frekvensiya başına radiant flux spektral flux və ya spektral gücü adlanır. Dalğa uzunluğu üçün Φe(λ) və frekvensiya üçün Φe(ν) kimi işarə edilə bilər. Spektral flux üzərindəki dalğa uzunluğu və ya frekvensiya aralığındaki ümumi radiant flux, spektral fluxın inteqralı ilə əldə edilə bilər:

Burada:

• λ - metr (m) cinsindən dalğa uzunluğu

• ν - gerts (Hz) cinsindən frekvensiya

• λ1 və λ2 - dalğa uzunluğu aralığının alt və üst limitləri

• ν1 və ν2 - frekvensiya aralığının alt və üst limitləri

Radiant Flux Nəzəri Daimi Olaraq Ölçülür?

Radiant flux, radiometr adlanan müxtəlif növ alətlərlə ölçülə bilər. Radiometr, elektromaqnit radianstanı elektrik signalinə çevirmək üçün bir detektordan və bu signalı göstərmək və ya qeyd etmək üçün bir göstərici cihazdan ibarətdir.

Detektor, məsələn, termoeffekt (termopil), fotoelektrik effekt (fotodiod) və ya kvant effekt (fotoçoxaldıcı tub) əsasında olabilir. Detektorun fərqli xüsusiyyətləri, məsələn, həssaslıq, reaktivlik, xətti, dinamik diapazon, səs səviyyəsi, spektral cavab, bucaq cavabı və kalibrasiya ola bilər.

Göstərici cihaz analog və ya digital ola bilər və vata, volt, amper və ya say cinsindən fərqli ölçü vahidləri göstərə bilər. Göstərici cihazın fərqli xüsusiyyətləri, məsələn, göstəricinin rezoluysiyası, doğruluğu, dəqiqliyi, sabitliyi, öyrənmə tezliyi və verilənlər saxlanılması ola bilər.

Bəzi radiometr nümunələri:

• Piranometr: horizontal səthin üzərində qlobal şəmis iradiyançasını (şəmis və göydən gələn vahid sahə başına radiant flux) ölçür

• Pirieliometr: şəmisə normal olan səthin üzərində direkt şəmis iradiyançasını (yalnız şəmisdən gələn vahid sahə başına radiant flux) ölçür

• Pirgeometr: horizontal səthin üzərində uzun dalga iradiyançasını (infrakras radianstanın vahid sahə başına radiant flux) ölçür

• Radiometr: hər hansı bir mənbə və ya istiqamətə aid olan radiant fluxu ölçür

• Spektroradiometr: hər hansı bir mənbə və ya istiqamətə aid olan spektral fluxu (dalğa uzunluğu və ya frekvensiya başına radiant flux) ölçür

• Fotometr: hər hansı bir mənbə və ya istiqamətə aid olan luminescent fluxu (insan gözünün həssaslığı ilə ağırlaşdırılmış radiant flux) ölçür.

Radiant Flux Nəzəri Daimi Olaraq Hesablanır?

Radiant flux, mənbənin, ortamın və qəbul edicinin növü və həcmi, formülü və modellərinə əsasən hesablanır. Bəzi ümumi formullar və modelər:

• Planck kanunu: verilmiş temperaturda ideali obyektin (bütün radianstan dalga uzunluqlarını absorbu edən və yayan) spektral fluxını hesablayır

• Stefan-Boltzmann kanunu: verilmiş temperaturda ideali obyektin ümumi radiant fluxını hesablayır

• Lambert kosinus kanunu: verilmiş bucaqda lambertian mənbənin (bütün istiqamətlərdə eyni şəkildə radianstan yayan və ya qaynaqlayan) radiant intenstivliyini hesablayır

• Ters kvadrat kanunu: verilmiş məsafədə nöqtə mənbənin (yalnız bir nöqtədən gələn radianstan) iradiyançasını hesablayır

• Beer-Lambert kanunu: radianstanın absorbsiya edilən ortamdan keçirilərkən azalmasını hesablayır

• Fresnel tənlikləri: radianstanın iki fərqli refraktiv indekslərə malik ortamların arasındakı interfeysə çatdıqda qaynaqlanması və keçirilməsini hesablayır

• Snell kanunu: radianstanın fərqli refraktiv indekslərə malik iki ortam arasında keçərkən burxanısını hesablayır

• Rayleigh saçılma: radianstanın radianstan dalga uzunluğundan kiçik parçacıklar tərəfindən yenidən istiqamələndirilməsini hesablayır

• Mie saçılma: radianstanın radianstan dalga uzunluğuna uyğun və yaxud böyük parçacıklar tərəfindən yenidən istiqamələndirilməsini hesablayır

Radiant Flux Başqa Radiometrik və Fotometrik Miqdarlara Nəzəri Daimi Olaraq Bağlıdır?

Radiant flux, başqa radiometrik və fotometrik miqdarlardan istifadə edilə bilən əsas radiometrik miqdardandır. Digər miqdarlardan bəziləri:

• Radiant intenstivlik: nöqtə mənbənin verilmiş istiqamətdə steradian başına radiant flux. SI vahidi vata steradian (W/sr)-dır.

• Radiance: səth və ya həcmin verilmiş istiqamətdə steradian başına kvadrat metre başına radiant flux. SI vahidi vata steradian kvadrat metr (W/sr/m²)-dir.

• Iradiyanca və ya radiant exposure: səthin və ya həcmin üzərinə düşən vahid sahə başına radiant flux. SI vahidi vata kvadrat metr (W/m²) və ya jul kvadrat metr (J/m²)-dir.

• Radiant exitance və ya emittance: səthin və ya həcmin yaydığı vahid sahə başına radiant flux. SI vahidi vata kvadrat metr (W/m²)-dir.

• Radiosity: səthin radiant exitance-i və qaynaqlanan iradiyanca-sı. SI vahidi vata kvadrat metr (W/m²)-dir.

Fotometrik miqdarlarsı radiometrik miqdarlara bənzəyir, amma onlar insan gözünün fərqli işıq dalga uzunluqlarına həssaslığını nəzərə alır. Ağırlaşdırma funksiyası luminescent effektivlik funksiyası adlanır və 555 nm-də maksimum qiyməti 683 lm/W-dir. Bəzi fotometrik miqdarlardan:

• Luminescent flux: luminescent effektivlik funksiyası ilə ağırlaşdırılmış radiant flux. SI vahidi lümen (lm)-dir.

• Luminescent intenstivlik: nöqtə mənbənin verilmiş istiqamətdə steradian başına luminescent flux. SI vahidi kandela (cd)-dir.

• Luminance: səthin və ya həcmin verilmiş istiqamətdə steradian başına kvadrat metre başına luminescent flux. SI vahidi kandela kvadrat metr (cd/m²)-dir.

• İlluminance və ya illuminance exposure: səthin və ya həcmin üzərinə düşən vahid sahə başına luminescent flux. SI vahidi lux (lx) və ya lümen saniyə kvadrat metr (lm·s/m²)-dir.

• Luminescent exitance və ya luminescent emittance: səthin və ya həcmin yaydığı vahid sahə başına luminescent flux. SI vahidi lux (lx)-dir.

• Luminosity: səthin luminescent exitance-i və qaynaqlanan illuminance-i. SI vahidi lux (lx)-dir.

Radiant Fluxin Bəzi Tətbiqləri və Nümunələri Nədir?