Fluss Radiant: Guida Kompreżiva
Il-flux radijanti hu termu li jiddeskrivi l-aċċess ta' enerġija radijanti li jiġi emessa, riflessa, trasmessa, jew reċevuta minn oggett per unità ta' ħin. L-enerġija radijanti hi l-enerġija portata mill-madwar elettromagnetiku, bħal il-lanġas, l-onduzzjonijiet radio, l-mikroonduzzjonijiet, l-infraruż, l-ultraviolet, u l-X-rays. Il-flux radijanti huwa ukoll magħruf bħala potenza radijanti jew potenza optyka (fil-kaz tal-lanġas).
Il-flux radijanti huwa konċett importanti fil-radiometrija, li hi s-silġ tas-silġ tad-determinazzjoni u tanalizz ta' madwar elettromagnetiku. Il-flux radijanti tista' tuża biex tkaratterizza l-prestazzjoni ta' sorsijiet tal-lanġas, detekturi, komponenti optyki, u sistemi. Tista' ukoll tuża biex tikalkula l-oħrajn quantitajiet radiometriji, bħal l-intensità radijanti, l-radjanza, l-irradianza, l-esitanza radijanti, u l-radżosità.
Fl-artiklu dan, se nispjegaw x'huwa l-flux radijanti, kif jiġi misjur u kalkulat, kif hu relazjonat mal-oħrajn quantitajiet radiometriji u fotometriji, u xi applikazzjonijiet u esempi tagħh.
X'huwa l-Flux Radijanti?
Il-flux radijanti huwa definut bħala l-ritmu ta' varjazzjoni tal-enerġija radijanti rispetto lil-ħin. Matematikament, tista' tiġi espresa bħal:
Fejn:
Φe huwa l-flux radijanti fi watts (W)
Qe huwa l-enerġija radijanti fi joules (J)
t huwa l-ħin fi sekondi (s)
L-enerġija radijanti hi l-ammont totali ta' enerġija li jiġi trasferita mill-madwar elettromagnetiku fuq is-silġ jew fit-volum. Tista' jiġi emessa minn sors (bħal lampadina), riflessa minn is-silġ (bħal mirju), trasmessa permezz ta' medium (bħal l-aria jew il-glas), jew absorbita minn oggett (bħal panel solari).
Il-flux radijanti tista' ikun pożittiv jew negattiv skont id-direzzjoni tal-transfer ta' enerġija. Pereżempju, jekk sors tal-lanġas jiġi emessa 10 W ta' flux radijanti, din ifisser li jisperdi 10 J ta' enerġija f'sekonda. Min-naħa l-oħra, jekk detettur jiġi reċevut 10 W ta' flux radijanti, din ifisser li jgħadil 10 J ta' enerġija f'sekonda.
Il-flux radijanti idependi mill-lunghezza tal-onduva jew mill-frekwenza tal-madwar elettromagnetiku. Differenzi lunghezzi għandhom differenzi enerġiji u interagixxu differenti mal-materja. Pereżempju, il-lanġas visibbli għandu enerġija akbar mill-infraruż u tista' tiġi osservata minn l-occhi tal-bnedmin. Il-ultraviolet għandu enerġija akbar mill-lanġas visibbli u tista' tigħdil sunburn u kannar tal-qoxra.
Il-flux radijanti għal unità ta' lunghezza tal-onduva jew frekwenza huwa magħruf bħala flux spektrali jew potenza spektrali. Tista' tintuża bħala Φe(λ) għal lunghezza tal-onduva jew bħala Φe(ν) għal frekwenza. Il-flux radijanti totali fuq intervall ta' lunghezzi tal-onduva jew frekwenzijiet tista' jiġi ottenut bħala l-integral tal-flux spektrali:
Fejn:
λ huwa t-talba fl-imitri (m)
ν huwa t-talba fil-hertz (Hz)
λ1 u λ2 huma l-limiti inferiori u superiori ta' l-intervall tal-talba
ν1 u ν2 huma l-limiti inferiori u superiori ta' l-intervall tal-frekwenza
Kif jiġi Misjur il-Flux Radijanti?
Il-flux radijanti tista' jiġi misjur permezz ta' diversi tipi ta' strumenti magħrufa bħala radiometri. Radiometru huwa miftuħ minn detettur li jikkonverti madwar elettromagnetiku fi segnali elettrika u minn dispożitiv ta' lettura li jippreżenta jew jireġistra l-segnal.
Id-detettur tista' ibni bħala principji differenti, bħal effetti termici (pereżempju, thermopile), effetti fotoelektriki (pereżempju, photodiode), jew effetti kwantum (pereżempju, photomultiplier tube). Id-detettur tista' ukoll jkun b'karatteristi differenti, bħal sensibilità, responsività, linearità, ampiezza dinamika, livell tal-noxi, risposta spektrali, risposta angolari, u kalibratura.
Id-dispożitiv ta' lettura tista' ikun analoġiku jew diġitali u tista' turi unitajiet differenti ta' misurazzjoni, bħal watts, volts, amperes, jew counts. Id-dispożitiv ta' lettura tista' ukoll jkun b'karatteristi differenti, bħal risoluzzjoni tal-display, aċċuratagg, preċiżjoni, stabilità, rat tal-campionatura, u stokkagg tal-data.
Diversi eżempji ta' radiometri huma:
Pyranometer: jmisur l-irradianza sojar globali (l-flux radijanti għal unità ta' area mill-ħelu u l-isfel) fuq is-silġ orizzontali
Pyrheliometer: jmisur l-irradianza sojar diretta (l-flux radijanti għal unità ta' area mill-ħelu biss) fuq is-silġ normali għal-ħelu
Pyrgeometer: jmisur l-irradianza longwave (l-flux radijanti għal unità ta' area mill-infraruż) fuq is-silġ orizzontali
Radiometru: jmisur l-flux radijanti minn qualsiasi sors jew direzzjoni
Spectroradiometru: jmisur l-flux spektrali (l-flux radijanti għal unità ta' lunghezza tal-onduva jew frekwenza) minn qualsiasi sors jew direzzjoni
Photometru: jmisur l-flux luminosi (l-flux radijanti pażaż għal sensitività tal-occhi tal-bnedmin) minn qualsiasi sors jew direzzjoni.
Kif jiġi Kalkulat il-Flux Radijanti?
Il-flux radijanti tista' jiġi kalkulat permezz ta' diversi formoli u modelli skont it-tip u geometrija tas-sors, il-medium, u r-reċevitur. Dawk l-formoli u modelli komuni huma:
Planck’s law: ikalkula l-flux spektrali ta' black body (oggett idealizzat li jassorb u jimmetti kull lunghezza tal-onduva ta' radjanz) għal temperatura data
Stefan-Boltzmann law: ikalkula l-flux radijanti totali ta' black body għal temperatura data
Lambert’s cosine law: ikalkula l-intensità radijanti (l-flux radijanti għal unità ta' solid angle) ta' sors lambertian (oggett idealizzat li jimmetti jew jirriflessjona radjanz ugwalment f'dikli direzzjoni) għal angolu data
Inverse-square law: ikalkula l-irradianza (l-flux radijanti għal unità ta' area) ta' sors puntual (oggett idealizzat li jimmetti radjanz minn punt wieħed) għal distanza data
Beer-Lambert law: ikalkula l-attenwazzjoni (il-reduzzjoni) tal-flux radijanti meta jiġi passa permezz ta' medium absorbenti
Fresnel equations: ikalkula l-riflessjoni u l-trasmizzjoni tal-flux radijanti meta jiġi konfronta b'interfaċċi bejn żewġ media b'refractive indices differenti
Snell’s law: ikalkula l-refrazjoni (il-bending) tal-flux radijanti meta jiġi passa minn medium waħed għal ieħor b'refractive indices differenti
Rayleigh scattering: ikalkula l-scattering (il-ridirezjon) tal-flux radijanti minn partikli infeżer bl-lunghezza tal-onduva tal-radjanz
Mie scattering: ikalkula l-scattering tal-flux radijanti minn partikli komparabili jew akbar mill-lunghezza tal-onduva tal-radjanz
Kif jrelazjonat il-Flux Radijanti ma' l-Oħrajn Quantitajiet Radiometriji u Fotometriji?
Il-flux radijanti huwa waħda mill-quantitajiet radiometriji bażiċi li tista' tuża biex tderiv l-oħrajn quantitajiet radiometriji u fotometriji. Xi l-oħrajn quantitajiet huma:
Intensità radijanti: l-flux radijanti għal unità ta' solid angle emessa minn sors puntual f'dikli direzzjoni. L-unità SI hi watt per steradian (W/sr).
Radjanza: l-flux radijanti għal unità ta' solid angle għal unità ta' area proġjetta emessa minn silġ jew volum f'dikli direzzjoni. L-unità SI hi watt per steradian per square meter (W/sr/m2).
Irradianza jew esposizione radijanti: l-flux radijanti għal unità ta' area incidenti fuq silġ jew fit-volum. L-unità SI hi watt per square meter (W/m2) jew joule per square meter (J/m2).
Esitanza radijanti jew emmissjoni: l-flux radijanti għal unità ta' area emessa minn silġ jew fit-volum. L-unità SI hi watt per square meter (W/m2).
Radiosity: l-esitanza radijanti plus l-irradianza riflessa ta' silġ. L-unità SI hi watt per square meter (W/m2).
Il-quantitajiet fotometriji huma simili għal quantitajiet radiometriji, iżda huma pażaż għal sensitività tal-occhi tal-bnedmin għal differenti lunghezzi tal-onduva tal-lanġas. Il-funzzjoni ta' pażaż hija magħrufa bħala funzzjoni tal-effikazzjità luminosa, u tħab valur massimu ta' 683 lm/W għal 555 nm. Xi l-quantitajiet fotometriji huma:
Flux luminosi: l-flux radijanti pażaż għal funzzjoni tal-effikazzjità luminosa. L-unità SI hi lumen (lm).
Intensità luminosa: l-flux luminosi għal unità ta' solid angle emessa minn sors puntual f'dikli direzzjoni. L-unità SI hi candela (cd).
Luminanza: l-flux luminosi għal unità ta' solid angle għal unità ta' area proġjetta emessa minn silġ jew volum f'dikli direzzjoni. L-unità SI hi candela per square meter (cd/m2).
Illuminanza jew esposizione luminosa: l-flux luminosi għal unità ta' area incidenti fuq silġ jew fit-volum. L-unità SI hi lux (lx) jew lumen second per square meter (lm·s/m2).
Esitanza luminosa jew emissjoni luminosa: l-flux luminosi għal unità ta' area emessa minn silġ jew fit-volum. L-unità SI hi lux (lx).
Luminosità: l-esitanza luminosa plus l-illuminanza riflessa ta' silġ. L-unità SI hi lux (lx).
Xi Aplikazzjonijiet u Esempli tal-Flux Radijanti?
Il-flux radi
