Fluxu Erradioa: Guía Osoa
Eradiatua fluxua termino bat da, zehazki objektu batek denbora unitate bakoitzeko emandako, erreflektatutako, transmititutako edo jasotako eradiatua energia kopurua adierazten duena. Eradiatua energia hizki elektrikoak, argiak, erradioharrak, mikroharrak, infragorriak, ultraberroilak eta X-harrak bezalako hizki elektromagnetikoekin eten dute. Eradiatua fluxua optika-indarrezko indarra (argi kasuan) edo eradiatua indarra ere deitzen zaio.
Eradiatua fluxua radiometrian kontzeptu garrantzitsua da, radiometria hizki elektromagnetikoak neurtzeko eta analizatzeko zientzia baita. Eradiatua fluxua argi iturrien, detektoreen, optika osagaien eta sistemen prestazioak karakterizatzeko erabil daiteke. Beste radiometria kantitateak, eradiatua intentsitatea, eradiatua indarra, eradiatua irradiazioa, eradiatua exitancea eta eradiatua radiositatea kalkulatzeko ere erabil daiteke.
Artikulu honetan, eradiatua fluxuaren esanahia, neurketa eta kalkulua, beste radiometria eta fotometria kantitateekin duen harremana, eta aplikazio eta adibide batzuk azalduko ditugu.
Zer da Eradiatua Fluxua?
Eradiatua fluxua eradiatua energiaren aldaketa-tasa denborarekin definitzen da. Matematikoki, honela adieraz daiteke:
Non:
Φe eradiatua fluxua watttan (W)
Qe eradiatua energia joulean (J)
t denbora segundoetan (s)
Eradiatua energia hizki elektromagnetikoekin transmititutako energia osoa da gainazalean edo bolumen baten barruan. Iturritzean (adibidez, argi-bolbila), erreflektatzean (adibidez, espigatu), transmititzean (adibidez, aire edo kristal), edo absorbitzean (adibidez, eguzki-panela) eman genezake.
Eradiatua fluxua positiboa edo negatiboa izan daiteke energia transmititzearen norabidea arabera. Adibidez, argi-itzula 10 W eradiatua fluxu eman badu, sekundu bakoitzeko 10 J energia galdu duela esan nahi du. Bestalde, detektoreak 10 W eradiatua fluxu jaso baditu, sekundu bakoitzeko 10 J energia lortu duela esan nahi du.
Eradiatua fluxua hizki elektromagnetikoaren luzera edo maiztasuna menpe dago. Luzera desberdinek energia desberdinak dituzte eta materiarekin modu desberdinetan elkarrekintzen dira. Adibidez, ikusgaiak ultrasgorriak baino energia handiagoa ditu eta gizon-enbisagen begiek ikusten dute. Ultraberroilak ikusgaiak baino energia handiagoa ditu eta eguzkitan egin dezakeen sunburn eta hautsaile-kancer sortu ditzake.
Luzera edo maiztasun-unitateko eradiatua fluxua spectral fluxua edo spectral indarra deitzen da. Luzerarako Φe(λ) bezala edo maiztasunarako Φe(ν) bezala adieraz daiteke. Luzera edo maiztasun-espezio baten gaineko eradiatua fluxua totala spectral fluxuaren integrazioa eginez lor daiteke:
Non:
λ luzera metroetan (m)
ν maiztasun herciotan (Hz)
λ1 eta λ2 luzerarako muga beherak eta goiak
ν1 eta ν2 maiztasunarako muga beherak eta goiak
Nola Neurtzen Da Eradiatua Fluxua?
Eradiatua fluxua radiometro izeneko instrumentu desberdinetan neurtu daiteke. Radiometro bat hizki elektromagnetikoak sinal elektriko bihurtzen duen detektore bat eta sinala bistaratzen edo grabatzen duen erakusketa gailu bat osatzen dute.
Detektorea kalor efektuen (adibidez, termopila), fotoelektriko efektuen (adibidez, fotodiodo), edo kuantiko efektuen (adibidez, fotomultiplicatzaile) oinarritzat hartu daitezke. Detektoreak sensibilitatea, erantzotasuna, linealtasuna, eskala dinamikoa, soraldura tasua, erantzotasun spektrala, angeluar erantzutasuna, eta kalibratzea bezalako ezaugarri desberdinak izan ditzake.
Erakusketa gailua analogikoa edo digitala izan daiteke eta wattean, voltgean, amperen, edo zenbakietan erakutsi dezake. Erakusketa gailuak erakuspen definizioa, zehaztasuna, prezisioa, estabilitatea, laguntza tasa, eta datu gordelea bezalako ezaugarri desberdinak izan ditzake.
Radiometro adibide batzuk hauek dira:
Pirananometroa: eguzkiaren eta zeruko global solairra (eradiatua fluxua unitate area bakoitzeko) horizontaleko gainazalean neurtzen du
Pirhelianometroa: eguzkiaren direkta solairra (eguzki bakarreko eradiatua fluxua unitate area bakoitzeko) eguzkiarekiko normala den gainazalean neurtzen du
Pirgeometroa: ondo iluneko irradiazioa (infragorri irradiazioaren eradiatua fluxua unitate area bakoitzeko) horizontaleko gainazalean neurtzen du
Radiometroa: edozein iturritik edo norabidean eradiatua fluxua neurtzen du
Spectroradiometroa: edozein iturritik edo norabidean spectral fluxua (eradiatua fluxua unitate wavelength edo frequency bakoitzeko) neurtzen du
Fotometroa: edozein iturritik edo norabidean luminous fluxua (eradiatua fluxua human eye’s sensitivity weightean) neurtzen du.
Nola Kalkulatzen Da Eradiatua Fluxua?
Eradiatua fluxua formula eta modelu desberdinetan kalkulatu daiteke, iturriaren mota eta geometria, mediarik, eta jasotzailearen arabera. Formula eta modelu arrunt batzuk hauek dira:
Planck-en legea: temperature jakin baterako beltza gorputzaren (radiazioaren wavelength guztiak absorbizatzen eta emititzen dituen gorputz idealizatua) spectral fluxua kalkulatzen du
Stefan-Boltzmann-en legea: temperature jakin baterako beltza gorputzaren eradiatua fluxu osoa kalkulatzen du
Lambert-en kosinuso legea: lambertian iturriaren (radiazioa norabide guztietan berdintsu emititzen edo erreflektatzen duen gorputz idealizatua) norabide jakin baterako eradiatua intentsitatea (eradiatua fluxua unitate solid angle bakoitzeko) kalkulatzen du
Inverse-square legea: puntu iturriaren (radiazioa puntu bakar batetik ematen duen gorputz idealizatua) distantzia jakin baterako eradiatua irradiazioa (eradiatua fluxua unitate area bakoitzeko) kalkulatzen du
Beer-Lambert-en legea: eradiatua fluxuaren atenuazioa (murrizketa) absorbizatzen duen mediatik igarotzen denean kalkulatzen du
Fresnel-en ekuazioak: eradiatua fluxuaren erreflexioa eta transmitizioa refrakzio-indarrak desberdin dituzten bi mediarren arteko interfasean aurkitzen denean kalkulatzen dute
Snell-en legea: eradiatua fluxuaren refrakzioa (dobekada) refrakzio-indarrak desberdin dituzten bi mediarren artean igarotzen denean kalkulatzen du
Rayleigh scattering: eradiatua fluxuaren scattering-a (norabide aldatzea) radiazioaren wavelength-etan txikiagoak diren partikuletan kalkulatzen du
Mie scattering: eradiatua fluxuaren scattering-a radiazioaren wavelength-etan konparagarriak edo handiagoak diren partikuletan kalkulatzen du
Nola Dator Elkarrekin Eradiatua Fluxua Beste Radiometria eta Fotometria Kantitateekin?
Eradiatua fluxua radiometria kantitate oso askoren bat da, besteen radiometria eta fotometria kantitateak lortzeko erabil daiteke. Kantitate horien batzuk hauek dira:
Eradiatua intentsitatea: puntu iturri batetik norabide jakin batera emandako eradiatua fluxua unitate solid angle bakoitzeko. SI unitatea watt per steradian (W/sr).
Eradiatua indarra: gainazalean edo bolumen baten norabide jakin batera emandako eradiatua fluxua unitate solid angle bakoitzeko unitate proiektatua. SI unitatea watt per steradian per square meter (W/sr/m2).
Eradiatua irradiazioa edo eradiatua exposizioa: gainazalean edo bolumen baten gainean inidentzioa duten eradiatua fluxua unitate area bakoitzeko. SI unitatea watt per square meter (W/m2) edo joule per square meter (J/m2).
Eradiatua exitancea edo emittancea: gainazalean edo bolumen baten emandako eradiatua fluxua unitate area bakoitzeko. SI unitatea watt per square meter (W/m2).
Eradiatua radiositatea: gainazaleko eradiatua exitancea eta erreflektatutako eradiatua irradiazioa gehituta. SI unitatea watt per square meter (W/m2).
Fotometria kantitateak radiometria kantitateei antolatuta daude, baina argiaren wavelength desberdinetarako begiaren sensitibotasuna erreferentziatzat hartzen dute. Erreferentzia funtzioa luminous efficacy funtzioa da, eta bere balio maximoa 683 lm/W da 555 nm-n. Fotometria kantitate batzuk hauek dira:
Luminous flux: eradiatua fluxua luminous efficacy funtzioarekin ponderatuta. SI unitatea lumen (lm).
Luminous intensity: puntu iturri batetik norabide jakin batera emandako luminous fluxua unitate solid angle bakoitzeko. SI unitatea candela (cd).
Luminance: gainazalean edo bolumen baten norabide jakin batera emandako luminous fluxua unitate solid angle bakoitzeko unitate proiektatua. SI unitatea candela per square meter (cd/m2).
Illuminance edo illuminance exposizioa: gainazalean edo bolumen baten gainean inidentzioa duten luminous fluxua unitate area bakoitzeko. SI unitatea lux (lx) edo lumen second per square meter (lm·s/m2).
Luminous exitance edo luminous emittance: gainazalean edo bolumen baten emandako luminous fluxua unitate area bakoitzeko. SI unitatea lux (lx).
Luminosity: gainazaleko luminous exitancea eta erreflektatutako illuminancea gehituta. SI unitatea lux (lx).
Zein Diren Eradiatua Fluxuaren Aplikazio eta Adibide Batzuk?
Eradiatua fluxua hizki elektromagnetikoak barne dituzten aplikazio eta adibide anitzetan erabilgarria da. Batzuk hauek dira:
