რადიანტული ფლუქსი: სავრცელი განხილვა

რადიანტული ფლუქსი არის ტერმინი, რომელიც აღწერს რადიანტული ენერგიის რაოდენობას, რომელიც ემიტირება, რეფლექტირდება, ტრანსპონირდება ან მიიღება ნივთით ერთეული დროში. რადიანტული ენერგია არის ელექტრომაგნიტური ტალღების მიერ გადატაცებული ენერგია, როგორიცაა სინთელი, რადიო ტალღები, მიკროტალღები, ინფრაწითელი, ულტრაფიოლეტი და R-ტალღები. რადიანტული ფლუქსი ასევე ცნობილია როგორც რადიანტული ძალა ან ოპტიკური ძალა (სინთელის შემთხვევაში).

რადიანტული ფლუქსი არის მნიშვნელოვანი კონცეპცია რადიომეტრიაში, რომელიც არის ელექტრომაგნიტური რადიაციის ზუსტი ზომვა და ანალიზი. რადიანტული ფლუქსი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სინთელის წყაროების, დეტექტორების, ოპტიკური კომპონენტების და სისტემების პერფორმანსის ხარისხის დასახასიათებლად. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა რადიომეტრული რაოდენობების, როგორიცაა რადიანტული ინტენსივობა, რადიანცია, ირრადიანცია, რადიანტული ემისია და რადიოსიტი, გამოთვლისთვის.

ამ სტატიაში ჩვენ განვიხილავთ, რით არის რადიანტული ფლუქსი, როგორ ზომავან და გამოთვლის და როგორ უკავშირდება სხვა რადიომეტრული და ფოტომეტრული რაოდენობების, და რა არის მისი ზოგიერთი გამოყენება და მაგალითი.

რით არის რადიანტული ფლუქსი?

რადიანტული ფლუქსი განისაზღვრება რადიანტული ენერგიის დროის შესახებ ცვლილების ტემპით. მათემატიკურად, ეს შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:

სადაც:

• Φe არის რადიანტული ფლუქსი ვატებში (W)

• Qe არის რადიანტული ენერგია ჯულებში (J)

• t არის დრო წამებში (s)

რადიანტული ენერგია არის ელექტრომაგნიტური ტალღების მიერ გადატაცებული ენერგიის სრული რაოდენობა ზედაპირზე ან მოცულობაში. ეს შეიძლება გამოიწვიოს წყარო (როგორიცაა სინთელის ბურთი), რეფლექტირდება ზედაპირზე (როგორიცაა არქა), ტრანსპონირდება საშუალებით (როგორიცაა ჰაერი ან სტეკლო) ან აბსორბირდება ნივთით (როგორიცაა სოლარული პანელი).

რადიანტული ფლუქსი შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი ენერგიის ტრანსფერის მიმართულების მიხედვით. მაგალითად, თუ სინთელის წყარო ემიტირება 10 W რადიანტული ფლუქსით, ეს ნიშნავს, რომ ის წარმატებით კარგავს 10 J ენერგიას წამში. მეორე მხრივ, თუ დეტექტორი მიიღებს 10 W რადიანტული ფლუქსით, ეს ნიშნავს, რომ ის მიიღებს 10 J ენერგიას წამში.

რადიანტული ფლუქსი დამოკიდებულია ელექტრომაგნიტური რადიაციის სიგრძეზე ან სიხშირეზე. სხვადასხვა სიგრძეები აქვთ სხვადასხვა ენერგიები და სხვადასხვად ინტერაქტირებენ ნივთებთან. მაგალითად, ხედად სინთელი აქვს უფრო მაღალი ენერგია ვიდრე ინფრაწითელი რადიაცია და შეიძლება იხილოს ადამიანის თვალით. ულტრაფიოლეტი რადიაცია აქვს უფრო მაღალი ენერგია ვიდრე ხედად სინთელი და შეიძლება შეიქმნას მზის ანგარიში და კანის კანცერი.

რადიანტული ფლუქსი ერთეულ სიგრძეზე ან სიხშირეზე არის სპექტრული ფლუქსი ან სპექტრული ძალა. ეს შეიძლება იყოს ნიშნული როგორც Φe(λ) სიგრძეზე ან Φe(ν) სიხშირეზე. სპექტრული ფლუქსის სურით სიგრძეების ან სიხშირეების შემდეგ შეიძლება მიიღოს ინტეგრირებით:

სადაც:

• λ არის სიგრძე მეტრებში (m)

• ν არის სიხშირე ჰერცში (Hz)

• λ1 და λ2 არის სიგრძის დიაპაზონის ქვედა და ზედა ზღვარები

• ν1 და ν2 არის სიხშირის დიაპაზონის ქვედა და ზედა ზღვარები

როგორ ზომავან რადიანტული ფლუქსი?

რადიანტული ფლუქსი შეიძლება ზომავან სხვადასხვა ტიპის ინსტრუმენტებით, რომლებსაც ეწოდება რადიომეტრები. რადიომეტრი შედგება დეტექტორისგან, რომელიც ელექტრომაგნიტურ რადიაციას აკეთებს ელექტრო სიგნალად და რეგისტრაციის მოწყობილობისგან, რომელიც გამოსახავს ან ჩაწერს სიგნალს.

დეტექტორი შეიძლება იყოს სხვადასხვა პრინციპებზე დაფუძნებული, როგორიცაა თერმოეფექტები (მაგალითად, თერმოპილი), ფოტოელექტროეფექტები (მაგალითად, ფოტოდიოდი) ან კვანტური ეფექტები (მაგალითად, ფოტომულტიპლიკატორი). დეტექტორი ასევე შეიძლება იყოს სხვადასხვა ქვედად, როგორიცაა სენსიტივობა, რესპონსივობა, ლინეარობა, დინამიკური დიაპაზონი, ხმის დონე, სპექტრული რესპონსი, კუთხის რესპონსი და კალიბრაცია.

რეგისტრაციის მოწყობილობა შეიძლება იყოს ანალოგური ან ციფრული და შეიძლება გამოსახავდეს სხვადასხვა ზომის ერთეულებს, როგორიცაა ვატები, ვოლტები, ამპერები ან ქულები. რეგისტრაციის მოწყობილობა ასევე შეიძლება იყოს სხვადასხვა თვისებებით, როგორიცაა დისპლეის რეზოლუცია, ზუსტება, სიზუსტე, სტაბილურობა, შემოწმების ტემპი და მონაცემების შენახვა.

რადიომეტრების ზოგიერთი მაგალითი არის:

• პირანომეტრი: ზომავს გლობალურ სოლარულ ირრადიანციას (რადიანტული ფლუქსი ერთეულ ზედაპირზე მზიდან და ცელისგან) ჰორიზონტალურ ზედაპირზე

• პირელიომეტრი: ზომავს დირექტულ სოლარულ ირრადიანციას (რადიანტული ფლუქსი ერთეულ ზედაპირზე მზიდან მხოლოდ) ზედაპირზე, რომელიც ნორმალურია მზის მიმართ

• პირგეომეტრი: ზომავს გრძელადი ირრადიანციას (რადიანტული ფლუქსი ერთეულ ზედაპირზე ინფრაწითელი რადიაციიდან) ჰორიზონტალურ ზედაპირზე

• რადიომეტრი: ზომავს რადიანტულ ფლუქსს ნებისმიერი წყაროდან ან მიმართულებით

• სპექტრორადიომეტრი: ზომავს სპექტრულ ფლუქსს (რადიანტული ფლუქსი ერთეულ სიგრძეზე ან სიხშირეზე) ნებისმიერი წყაროდან ან მიმართულებით

• ფოტომეტრი: ზომავს ლუმინუსურ ფლუქსს (რადიანტული ფლუქსი ადამიანის თვალის განულების მიხედვით) ნებისმიერი წყაროდან ან მიმართულებით.

როგორ გამოითვლება რადიანტული ფლუქსი?

რადიანტული ფლუქსი შეიძლება გამოითვალოს სხვადასხვა ფორმულების და მოდელების გამოყენებით, დამოკიდებული წყაროს, საშუალების და მიმღების ტიპისა და გეომეტრიის შესახებ. ზოგიერთი სამყარო ფორმულები და მოდელები არის:

• პლანკის კანონი: გამოითვლებს