Nurlan Chiquv: To'liq Qo'llanma
Nurlan oqim deb, bir obyekt tomonidan bitta vaqt birligida ishlab chiqarilgan, aynalangan, uzatilgan yoki qabul qilingan nurlan energiya miqdorini ifodalovchi termin. Nurlan energiya - bu maydondagi elektromagnetik to‘qollar, masalan, nur, radio to‘qolar, mikroto‘qo, infrakuzg‘i, ultraviolet va rentgen to‘qolar tomonidan taqdim etiladigan energiya. Nurlan oqim ham nurlan quvvat, yoki nurli quvvat (nur holatida) deb ataladi.
Nurlan oqim radiometriya, ya'ni elektromagnetik to‘qolni o‘lchash va tahlil qilish fanida muhim konseptsiya hisoblanadi. Nurlan oqim yoqlantiruvchilar, detektorlar, optik komponentlar va sistemalarining samaradorligini xarakterlash uchun ishlatilishi mumkin. Uning yordamida ba’zi radiometrik miqdorlar, masalan, nurlan intensivlik, nurlilik, nurlan tezlik, nurlan chiqish va nurlanlikni hisoblash ham mumkin.
Bu maqolada biz nurlan oqim haqida, uning o‘lchanish va hisoblanish usullari, boshqa radiometrik va fotometrik miqdorlar bilan bog‘liqliklari, va unda qanday qo‘llanmalar va misollar mavjudligi haqida tushuntirib beramiz.
Nurlan oqim nima?
Nurlan oqim - bu vaqt bo‘lgan holda nurlan energiyaning o‘zgarish tezligi. Matematik jihatdan, u quyidagicha ifodalash mumkin:
Bu yerda:
Φe - vattda (W) nurlan oqim
Qe - dzoulardagi (J) nurlan energiya
t - sekundlarda (s) vaqt
Nurlan energiya - bu maydon yoki hajmda elektromagnetik to‘qollar orqali utkaziladigan umumiy energiya miqdori. Bu energiya manbani (masalan, shirin nurlantiruvchi lampa), aynalovchi sath (masalan, ayna), vosita (masalan, havozir yoki steklo) orqali uzatilishi yoki obyekt (masalan, quvib olish paneli) tomonidan qabul qilinishi mumkin.
Nurlan oqim energetik o‘tkazish yo‘nalishiga qarab musbat yoki manfiy bo‘lishi mumkin. Masalan, agar nurlantiruvchi manba 10 W nurlan oqim chiqarsa, bu uning har sekunda 10 J energiyani yo‘qotishi demak. Boshqacha qilib aytganda, agar detektor 10 W nurlan oqimni qabul qilsa, bu uning har sekunda 10 J energiyani olishi demak.
Nurlan oqim elektromagnetik to‘qoldan tomonlangan. Turli to‘qollar turli energiyalarga ega va oddiy zamonaviy jarayonlar bilan turli ravishda muloqot qiladi. Masalan, ko‘rinadigan nur infrakuzg‘i to‘qoldan katta energiyaga ega va odamlar tomonidan ko‘rinishi mumkin. Ultraviolet to‘qolar ko‘rinadigan nurdan ham katta energiyaga ega va quyosh yanigini va jihoz tumorigini yetkazishi mumkin.
To‘qolda yoki chastotalar bo‘lgan bitta birligida nurlan oqim spektral oqim yoki spektral quvvat deb ataladi. U λ (to‘qol) yoki ν (chastota) orqali belgilanishi mumkin. To‘qolda yoki chastotalar orasidagi butun nurlan oqimni spektral oqimni integratsiya qilish orqali topish mumkin:
Bu yerda:
λ - metrlarda (m) to‘qol
ν - gertsda (Hz) chastota
λ1 va λ2 - to‘qolda diapazonining pastki va yuqori chegaralari
ν1 va ν2 - chastota diapazonining pastki va yuqori chegaralari
Radiant flux qanday oʻlchanadi?
Radiant fluxni radiometrlar deb ataladigan turli xil asboblar yordamida oʻlchash mumkin. Radiometr elektromagnit energiyani elektr signaliga aylantiruvchi detektor va ushbu signallarni ko'rsatish yoki yozib olish uchun qurilgan qurilma iborat.
Detektor ishga tushishi har xil asoslar bilan belgilanishi mumkin, masalan, issiq effekt (termopila), fotoelektrik effekt (fotodiod) yoki kvant effekt (fotoqo'zg'ich trubka). Detektorning xususiyatlari ham turli bo'lishi mumkin, masalan, sezgirlik, javobgarlik, chiziqsizlik, dinamik diapazon, shum darajasi, spektral javob, burchak javobi va kalibrlash.
Ko'rsatkich analog yoki raqamli bo'lishi mumkin va vat, volt, amper yoki hisoblash birliklari kabi turli o'lchov birliklarini ko'rsatishi mumkin. Ko'rsatkichning xususiyatlari ham turli bo'lishi mumkin, masalan, ekran aniqligi, to'g'riligi, stabiilligi, namuna olish tezligi va ma'lumot saqlash.
Radiometrlarning ba'zi misollari:
Piranometr: quyosh va osmondan gorizontal sathga keladigan umumiy solnechniy irradiatsiyani (radiant flux birlik maydoniga nisbatan) oʻlchaydi
Pirgelometr: quyosh faqat quyoshdan gorizontal sathga keladigan to'g'ri solnechniy irradiatsiyani oʻlchaydi
Pirgeometr: infrakrasnaya radiatsiya orqali quyoshga gorizontal sathga keladigan uzun muzdalab oʻlchaydi
Radiometr: istalgan manbalardan yoki yo'nalishlardan keladigan radiant fluxni oʻlchaydi
Spektro-radiometr: istalgan manbadan yoki yo'nalishdan keladigan spektral fluxni (radiant flux birlik dalili yoki chastota bo'yicha) oʻlchaydi
Fotometr: istalgan manbadan yoki yo'nalishdan keladigan luminous fluxni (radiant flux insonga ozroq sezgirlik bilan saralangan) oʻlchaydi.
Radiant flux qanday hisoblanadi?
Radiant fluxni manba, ortam va qabul qiluvchi turiga va geometriyasiga qarab turli formulalar va modellar yordamida hisoblash mumkin. Ba'zi umumiy formulalar va modellar:
Planck qonuni: berilgan temperaturada qora jism (barcha radiatsiya dalilarini o'z ichiga oladigan ideal obyekt) spektral fluxini hisoblaydi
Stefan-Boltzmann qonuni: berilgan temperaturada qora jismning umumiy radiant fluxini hisoblaydi
Lambert kosinus qonuni: berilgan burchakda lambertian manba (har bir yo'nalishga radiatsiya chiqaradigan yoki o'tkazadigan ideal obyekt) radiant intensivitetini (radiant flux birlik soliddagi burchakka nisbatan) hisoblaydi
Teskari kvadrat qonuni: berilgan masofada nuqtaviy manba (bir nuqtadan radiatsiya chiqaradigan ideal obyekt) irradiatsiyasini (radiant flux birlik maydoniga nisbatan) hisoblaydi
Beer-Lambert qonuni: radiatsiya qo'shiluvchi ortamdan o'tishda radiant fluxning kamayishini hisoblaydi
Fresnel tenglamalari: ikki farqli refraksiya indeksiga ega bo'lgan oratma araligida radiatsiya qarshilash va o'tishini hisoblaydi
Snell qonuni: radiatsiya bir ortamdan boshqa farqli refraksiya indeksiga ega bo'lgan ortamga o'tishda refraksiyani (egilishini) hisoblaydi
Rayleigh sermayish: radiatsiya dalidan kichik parçalarga sermayishini (yo'naltirishini) hisoblaydi
Mie sermayish: radiatsiya daliga mos yoki undan katta parçalarga sermayishini hisoblaydi
Radiant flux radiometrik va fotometrik miqdorlarga qanday bog'liq?
Radiant flux radiometrik miqdorlardan biri bo'lib, u orqali boshqa radiometrik va fotometrik miqdorlar hisoblanishi mumkin. Boshqa miqdorlar:
Radiant intensitet: berilgan yo'nalishda nuqtalik manbalardan chiqqan radiant fluxning birlik soliddar doirasiga nisbatan qiymati. SI birlik watt per steradian (W/sr).
Radiance: berilgan yo'nalishda sath yoki hajmdan chiqqan radiant fluxning birlik soliddar doirasiga va projeksiya sathiga nisbatan qiymati. SI birlik watt per steradian per kvadrat metr (W/sr/m²).
Irradiance yoki radiant eksposure: sath yoki hajmga tegishli bo'lgan radiant fluxning birlik sathiga nisbatan qiymati. SI birlik watt per kvadrat metr (W/m²) yoki joule per kvadrat metr (J/m²).
Radiant exitance yoki emittance: sath yoki hajmdan chiqqan radiant fluxning birlik sathiga nisbatan qiymati. SI birlik watt per kvadrat metr (W/m²).
Radiosity: sathning radiant exitance si plus aynan ushbu sathdan o'tkazilgan irradiance. SI birlik watt per kvadrat metr (W/m²).
Fotometrik miqdorlar radiometrik miqdorga oxshash, lekin ular fotoning turli uzunlikdagi ishoralariga inson ko'zining sezgirlik darajasiga moslashgan. Bu vazn funksiyasi luminous efficacy deb ataladi, 555 nm da maksimal qiymati 683 lm/W. Fotometrik miqdorlar:
Luminous flux: luminous efficacy funksiyasiga asoslangan radiant flux. SI birlik lumen (lm).
Luminous intensity: berilgan yo'nalishda nuqtalik manbalardan chiqqan luminous fluxning birlik soliddar doirasiga nisbatan qiymati. SI birlik candela (cd).
Luminance: berilgan yo'nalishda sath yoki hajmdan chiqqan luminous fluxning birlik soliddar doirasiga va projeksiya sathiga nisbatan qiymati. SI birlik candela per kvadrat metr (cd/m²).
Illuminance yoki illuminance exposure: sath yoki hajmga tegishli bo'lgan luminous fluxning birlik sathiga nisbatan qiymati. SI birlik lux (lx) yoki lumen sekund per kvadrat metr (lm·s/m²).
Luminous exitance yoki luminous emittance: sath yoki hajmdan chiqqan luminous fluxning birlik sathiga nisbatan qiymati. SI birlik lux (lx).
Luminosity: sathning luminous exitance si plus aynan ushbu sathdan o'tkazilgan illuminance. SI birlik lux (lx).
Radiant flux ning qanday qo'llanmalari va misollar bor?
Radiant flux elektr-magnit iznosining bir qator qo'llanmalari va misollari uchun foydali miqdordir. Ba'zi qo'llanmalar:
Yoritish: radiant flux turli turdagi yoritish manbalari, masalan, incandescent, fluorescent, LED yoki laserlarning chiqishini va samaradorligini o'lchash va solishtirish uchun ishlatilishi mumkin. U shuningdek, ichki, tashqi yoki teatr yoritish sistemasini dizayn va optimallashtirish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Quyosh energiyasi: radiant flux quyosh iznosining Yer yuzasiga yoki quyosh paneligacha yetib boradigan miqdorini o'lchash va taxmin qilish uchun ishlatilishi mumkin. U quyosh elementlari va sistemalarining quvvat va energiya chiqishini hisoblash uchun ham ishlatilishi mumkin.
Masofaviy o'lchov: radiant flux masofadan obyektlar va hodisalarning xossalari va xarakteristikalarini o'lchash va tahlil qilish uchun ishlatilishi mumkin, masalan, harorat, tarkib, vegetatsiya, zoirlik, ob-havo yoki klimat. U satellitlar yoki teleskoplar yordamida Yer yoki boshqa ulug'joy jismi rasmlarini va xaritalarini yaratish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Optik aloqa: radiant flux optik aloqa sistemalari, masalan, lif optika, beproq optika yoki optik wirelessning samaradorligini va kapasitetini o'lchash va optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin. U amplituda, chastota yoki faz modulyatsiyasi kabi turli modulyatsiya texnikalari yordamida ma'lumotni kodlash va uzatish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Laser texnologiyasi: nurlanish fluxi lazer nurining chiqishi va sifatini o'lchash va boshqarish uchun ishlatilishi mumkin, masalan, quvvati, intensivligi, ajralishi, ko'erentlik, polaryalash, yoki rejim. Ushbu texnologiya orqali, lazerlar yordamida turli effektlar va jarayonlar yaratish va ulardan foydalanish mumkin, masalan, kesish, qo'shilish, sur'atlash, gravirlash, pechatlash, skanirovan, xirurgiya, holografiya yoki spektroskopiya.
Xulosa
Nurlanish fluxi - bu radiometriyada asosiy tushuncha, bu orqali obyektning bir vaqt birligida izlashedigan, aynalgandigan, o'tkaziladigan yoki qabul qiladigan nurlanish energiyasi miqdori tasvirlanadi. Nurlanish fluxi elektromagnit nurlanishning to'qligi yoki chastotaliga bog'liq bo'lib, turli manbalardan va ortamlardan qatxorib o'tadi. Nurlanish fluxi radiometrlar yordamida o'lchanishi mumkin va turli formulalar va modelar orqali hisoblanishi mumkin. Nurlanish fluxidan foydalanib, elektrmagnit nurlanishning turli jihatlari bilan ifodalangan boshqa radiometrik va fotometrik miqdorlar aniqlanishi mumkin. Nurlanish fluxi elektrmagnit nurlanish bilan bog'liq bo'lgan turli sohalarda va sohalarida keng qo'llaniladi.
Eslatma: Asl matnga hurmat. Yaxshi maqolalar ulashishga loyiq, agar huquq hujumiga yo'l qo'yilsa, o'chirish uchun bog'laning.
