Sijajni tok: Pregledna vodilnica
Svetlosni tok je pojem, ki opisuje količino svetlobe, ki jo telo izseva, odseva, prenese ali sprejme v enoti časa. Svetlobna energija je energija, nosilka elektromagnetnih valov, kot so svetloba, radijski valovi, mikrovalovi, infrardeči, ultravijolični in rentgenski valovi. Svetlosni tok se imenuje tudi svetlobna moč ali optična moč (v primeru svetlobe).
Svetlosni tok je pomemben koncept v radiometriji, ki je znanost o merjenju in analiziranju elektromagnetnega sevanja. Svetlosni tok se lahko uporablja za karakteriziranje učinkovitosti viri svetlobe, detektorjev, optičnih komponent in sistemov. Slednjega se lahko uporablja tudi za izračun drugih radiometričnih količin, kot so svetlosna intenzivnost, sijanje, obsevanje, emisija in sijalnost.
V tem članku bomo razložili, kaj je svetlosni tok, kako se meri in izračuna, kako se povezuje z drugimi radiometričnimi in fotometričnimi količinami ter kakšne so nekatere njegove uporabe in primeri.
Kaj je svetlosni tok?
Svetlosni tok je definiran kot stopnja spremembe svetlobe glede na čas. Matematično se lahko izrazi kot:
Kjer:
Φe je svetlosni tok v vatih (W)
Qe je svetlobna energija v džulih (J)
t je čas v sekundah (s)
Svetlobna energija je skupna količina energije, ki jo prenašajo elektromagnetni valovi preko površine ali znotraj prostornine. To lahko izseva vir (kot je svetilka), odsega površina (kot je zrcalo), prenaša skozi medij (kot je zrak ali steklo) ali absorbira telo (kot je sončna celica).
Svetlosni tok lahko ni pozitiven ali negativen, odvisno od smeri prenosa energije. Na primer, če vir svetlobe izseva 10 W svetlosnega toka, to pomeni, da izgubi 10 J energije na sekundo. Na drugi strani, če detektor prejme 10 W svetlosnega toka, to pomeni, da pridobi 10 J energije na sekundo.
Svetlosni tok je odvisen od valovne dolžine ali frekvence elektromagnetnega sevanja. Različne valovne dolžine imajo različno energijo in drugače delujejo z snovjo. Na primer, vidna svetloba ima višjo energijo kot infrardeči valovi in jo lahko vidi človeško oko. Ultravijolični valovi imajo še višjo energijo kot vidna svetloba in lahko povzročijo sonečno ogrmi in rak kože.
Svetlosni tok na enoto valovne dolžine ali frekvence se imenuje spektralni tok ali spektralna moč. Ta se označuje z Φe(λ) za valovno dolžino ali z Φe(ν) za frekvenco. Skupni svetlosni tok na območju valovnih dolžin ali frekvenc se dobi s integracijo spektralnega toka:
Kjer:
λ je valovna dolžina v metrovih (m)
ν je frekvenca v hercijih (Hz)
λ1 in λ2 so spodnja in zgornja meja območja valovnih dolžin
ν1 in ν2 so spodnja in zgornja meja območja frekvenc
Kako se meri svetlosni tok?
Svetlosni tok se meri z različnimi vrstami instrumentov, imenovanih radiometri. Radiometer sestavlja detektor, ki elektromagnetno sevanje pretvori v električni signal, in napravo za branje, ki prikazuje ali zabeleži ta signal.
Detektor se lahko temelji na različnih principih, kot so termični učinki (npr. termopila), fotoelektrični učinki (npr. fotodiode) ali kvantni učinki (npr. fotomultiplicator). Detektor lahko ima tudi različne lastnosti, kot so občutljivost, odzivnost, linearnost, dinamični razpon, raven šuma, spektralni odziv, kotni odziv in kalibracija.
Naprava za branje lahko deluje analogno ali digitalno in lahko prikazuje različne enote merjenja, kot so vati, volti, amperi ali številke. Naprava za branje lahko ima tudi različne funkcije, kot so ločljivost prikaza, natančnost, preciznost, stabilnost, hitrost vzorčenja in shranjevanje podatkov.
Neke primere radiometrov so:
Piranometr: meri globalno sončno obsevanje (svetlosni tok na enoto površine s Sonca in nebesa) na horizontalni površini
Pirhelijometr: meri direktno sončno obsevanje (svetlosni tok na enoto površine samo s Sonca) na površini, normalni na Sonce
Pirgeometr: meri dolgovalno obsevanje (svetlosni tok na enoto površine s infrardečim sevanjem) na horizontalni površini
Radiometer: meri svetlosni tok iz kateregakoli vira ali smeri
Spektro-radiometer: meri spektralni tok (svetlosni tok na enoto valovne dolžine ali frekvence) iz kateregakoli vira ali smeri
Fotometer: meri luminosni tok (svetlosni tok utežen s čustvenostjo človeškega očesa) iz kateregakoli vira ali smeri.
Kako se izračuna svetlosni tok?
Svetlosni tok se lahko izračuna z uporabo različnih formul in modelov, odvisno od vrste in geometrije vira, medija in sprejemnika. Nekateri pogosti formuli in modeli so:
Planckov zakon: izračuna spektralni tok crnega telesa (idealiziranega objekta, ki absorbuje in izseva vse valovne dolžine sevanja) pri dani temperaturi
Stefan-Boltzmannov zakon: izračuna skupni svetlosni tok crnega telesa pri dani temperaturi
Lambertov kosinusni zakon: izračuna svetlosno intenzivnost (svetlosni tok na enoto立体书翻译要求的书写体进行翻译输出。 - 若是没有语种书写体要求，且存在多种书写体的语种，则按目标语种的书写体输出使用人数最多的字体输出，若是有字体差不多选择最为官方权威的标准书写体进行翻译输出。 - 禁止出现任何解释说明，只输出最终翻译结果，不得多语种混合特备注意不能出现夹杂中文。 - 必须完整翻译内容，完整输出译文，禁止省略、总结。 【输出规范】 - 输出仅为纯译文，无任何前缀、后缀、标点（除非原文自带）、解释或注释。 - 仅输出翻译结果，无任何前缀、后缀、解释、注释、思考过程或多余字符。 - 保持原文结构完整有序：换行、段落、列表、样式等必须100%保留。 - 语句通顺、术语准确、风格专业，符合电力科技行业语境。- 严格遵守格式与结构，禁止输出任何与译文无关的任何字符，仅输出最终译文，严禁任何附加内容，严禁输出多余无关的字、字符，只输出译文不得加以描述。 请继续完成剩余部分的翻译。
