Світловий потік: Всесторонній довідник

Радіаційний потік — це термін, який описує кількість радіаційної енергії, що випромінюється, відбивається, передається або приймається об'єктом за одиницю часу. Радіаційна енергія — це енергія, перенесена електромагнітними хвильами, такими як світло, радіоволни, мікрохвилі, інфрачервоне, ультрафіолетове та рентгенівське випромінювання. Радіаційний потік також відомий як радіаційна потужність або оптична потужність (у випадку світла).

Радіаційний потік є важливим поняттям у радіометрії, науці про вимірювання та аналіз електромагнітного випромінювання. Радіаційний потік можна використовувати для характеристики продуктивності джерел світла, детекторів, оптичних компонентів та систем. Його також можна використовувати для розрахунку інших радіометричних величин, таких як радіаційна інтенсивність, радіянс, інсоляція, радіаційне виходження та радіоситі.

У цій статті ми пояснимо, що таке радіаційний потік, як він вимірюється та розраховується, як він пов'язаний з іншими радіометричними та фотометричними величинами, а також які є його застосування та приклади.

Що таке радіаційний потік?

Радіаційний потік визначається як швидкість зміни радіаційної енергії відносно часу. Математично це можна виразити так:

Де:

• Φe — це радіаційний потік у ватах (В)

• Qe — це радіаційна енергія у джоулях (Дж)

• t — це час у секундах (с)

Радіаційна енергія — це загальна кількість енергії, яка передається електромагнітними хвильами через поверхню або в межах об'єму. Вона може бути виділена джерелом (наприклад, лампою), відбита поверхнею (наприклад, дзеркалом), передана через середовище (наприклад, повітря або скло) або поглиннута об'єктом (наприклад, сонячною панеллю).

Радіаційний потік може бути позитивним або негативним залежно від напрямку передачі енергії. Наприклад, якщо джерело світла виділяє 10 В радіаційного потоку, це означає, що воно втрачає 10 Дж енергії за секунду. З іншого боку, якщо детектор отримує 10 В радіаційного потоку, це означає, що він отримує 10 Дж енергії за секунду.

Радіаційний потік залежить від довжини хвилі або частоти електромагнітного випромінювання. Різні довжини хвилі мають різну енергію та по-різному взаємодіють з речовиною. Наприклад, видиме світло має більшу енергію, ніж інфрачервоне випромінювання, і може бути спостерігатися людським оком. Ультрафіолетове випромінювання має ще більшу енергію, ніж видиме світло, і може спричиняти опіки та рак шкіри.

Радіаційний потік на одиницю довжини хвилі або частоти називається спектральним потоком або спектральною потужністю. Його можна позначити як Φe(λ) для довжини хвилі або Φe(ν) для частоти. Загальний радіаційний потік у діапазоні довжин хвилі або частот можна отримати, інтегруючи спектральний потік:

Де:

• λ — це довжина хвилі у метрах (м)

• ν — це частота у герцах (Гц)

• λ1 та λ2 — нижній та верхній пороги діапазону довжин хвилі

• ν1 та ν2 — нижній та верхній пороги діапазону частот

Як вимірюється радіаційний потік?

Радіаційний потік можна вимірювати за допомогою різних типів приладів, які називаються радіометрами. Радіометр складається з детектора, який перетворює електромагнітне випромінювання на електричний сигнал, та пристрою відображення, який показує або записує цей сигнал.

Детектор може базуватися на різних принципах, таких як теплові ефекти (наприклад, термопіла), фотоелектричні ефекти (наприклад, фотодіод) або квантова ефекти (наприклад, фотомножитель). Детектор також може мати різні характеристики, такі як чутливість, відгукування, лінійність, динамічний діапазон, рівень шуму, спектральний відгук, кутовий відгук та калібрування.

Пристрій відображення може бути аналоговим або цифровим і може показувати різні одиниці вимірювання, такі як вати, вольти, ампери або лічильники. Прист