Intensidad radiante - Radiant intensity

En radiometría , la intensidad radiante es el flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido, por unidad de ángulo sólido , y la intensidad espectral es la intensidad radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda , dependiendo de si el espectro se toma en función de la frecuencia o de la longitud de onda. . Estas son cantidades direccionales . La unidad SI de intensidad radiante es el vatio por estereorradián ( W / sr ), mientras que la de la intensidad espectral en frecuencia es el vatio por estereorradián por hertz ( W · sr −1 · Hz −1 ) y la de la intensidad espectral en longitud de onda es el vatio por estereorradián por metro ( W · sr −1 · m −1 ), comúnmente el vatio por estereorradián por nanómetro ( W · sr −1 · nm −1 ). La intensidad radiante es distinta de la irradiancia y la salida radiante , que a menudo se denominan intensidad en ramas de la física distintas de la radiometría. En la ingeniería de radiofrecuencia , la intensidad radiante a veces se denomina intensidad de radiación .

Definiciones matemáticas

Intensidad radiante

La intensidad radiante , denotada I e, Ω ("e" para "energético", para evitar confusión con cantidades fotométricas, y "Ω" para indicar que se trata de una cantidad direccional ), se define como

dónde

En general, es decir, Ω es una función del ángulo de visión θ y potencialmente del ángulo azimutal . Para el caso especial de una superficie de Lambert , I e, Ω sigue la ley del coseno de Lambert I e, Ω = I 0 cos θ .

Al calcular la intensidad radiante emitida por una fuente, Ω se refiere al ángulo sólido en el que se emite la luz. Al calcular la radiancia recibida por un detector, Ω se refiere al ángulo sólido subtendido por la fuente como se ve desde ese detector.

Intensidad espectral

La intensidad espectral en frecuencia , denotada I e, Ω, ν , se define como

donde ν es la frecuencia.

La intensidad espectral en longitud de onda , denotada I e, Ω, λ , se define como

donde λ es la longitud de onda.

Ingeniería de radiofrecuencia

La intensidad radiante se utiliza para caracterizar la emisión de radiación por una antena :

dónde

  • E e es la irradiancia de la antena;
  • r es la distancia desde la antena.

A diferencia de la densidad de potencia, la intensidad radiante no depende de la distancia: debido a que la intensidad radiante se define como la potencia a través de un ángulo sólido, la densidad de potencia decreciente sobre la distancia debido a la ley del cuadrado inverso se compensa con el aumento del área con la distancia.

Unidades de radiometría SI

Unidades de radiometría SI
Cantidad Unidad Dimensión Notas
Nombre Símbolo Nombre Símbolo Símbolo
Energía radiante Q e joule J M L 2 T −2 Energía de radiación electromagnética.
Densidad de energía radiante w correo julio por metro cúbico J / m 3 M L −1 T −2 Energía radiante por unidad de volumen.
Flujo radiante Φ e vatio W = J / s M L 2 T −3 Energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida, por unidad de tiempo. A esto a veces también se le llama "energía radiante".
Flujo espectral Φ e, ν vatios por hercio W / Hz M L 2 T −2 Flujo radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅nm −1 .
Φ e, λ vatio por metro W / m M L T −3
Intensidad radiante Yo e, Ω vatio por estereorradián W / sr M L 2 T −3 Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido, por unidad de ángulo sólido. Esta es una cantidad direccional .
Intensidad espectral Yo e, Ω, ν vatios por estereorradián por hertz W⋅sr −1 ⋅Hz −1 M L 2 T −2 Intensidad radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr −1 ⋅nm −1 . Esta es una cantidad direccional .
Yo e, Ω, λ vatio por estereorradián por metro W⋅sr −1 ⋅m −1 M L T −3
Resplandor L e, Ω vatio por estereorradián por metro cuadrado W⋅sr −1 ⋅m −2 M T −3 Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido por una superficie , por unidad de ángulo sólido por unidad de área proyectada. Esta es una cantidad direccional . Esto a veces también se llama de forma confusa "intensidad".
Radiación espectral L e, Ω, ν vatios por estereorradián por metro cuadrado por hertz W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Radiación de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 . Esta es una cantidad direccional . Esto a veces también se denomina de forma confusa "intensidad espectral".
L e, Ω, λ vatio por estereorradián por metro cuadrado, por metro W⋅sr −1 ⋅m −3 M L −1 T −3
Densidad de flujo de irradiancia
E e vatio por metro cuadrado W / m 2 M T −3 Flujo radiante recibido por una superficie por unidad de área. Esto a veces también se llama de forma confusa "intensidad".
Irradiancia
espectral Densidad de flujo espectral
E e, ν vatio por metro cuadrado por hertz W⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Irradiancia de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Esto a veces también se denomina de forma confusa "intensidad espectral". Las unidades de densidad de flujo espectral no pertenecientes al SI incluyen jansky (1 Jy = 10 −26  W⋅m −2 ⋅Hz −1 ) y la unidad de flujo solar (1 sfu = 10 −22  W⋅m −2 ⋅Hz −1 = 10 4  Jy).
E e, λ vatio por metro cuadrado, por metro W / m 3 M L −1 T −3
Radiosidad J e vatio por metro cuadrado W / m 2 M T −3 Flujo radiante que sale (emitido, reflejado y transmitido por) una superficie por unidad de área. Esto a veces también se llama de forma confusa "intensidad".
Radiosidad espectral J e, ν vatio por metro cuadrado por hertz W⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Radiosidad de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m −2 ⋅nm −1 . Esto a veces también se denomina de forma confusa "intensidad espectral".
J e, λ vatio por metro cuadrado, por metro W / m 3 M L −1 T −3
Exitance radiante M e vatio por metro cuadrado W / m 2 M T −3 Flujo radiante emitido por una superficie por unidad de área. Este es el componente emitido de la radiosidad. "Emitancia radiante" es un término antiguo para esta cantidad. Esto a veces también se llama de forma confusa "intensidad".
Exitancia espectral M e, ν vatio por metro cuadrado por hertz W⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Exitancia radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m −2 ⋅nm −1 . "Emitancia espectral" es un término antiguo para esta cantidad. Esto a veces también se denomina de forma confusa "intensidad espectral".
M e, λ vatio por metro cuadrado, por metro W / m 3 M L −1 T −3
Exposición radiante H e julio por metro cuadrado J / m 2 M T −2 Energía radiante recibida por una superficie por unidad de área, o equivalentemente irradiancia de una superficie integrada en el tiempo de irradiación. Esto a veces también se denomina "fluencia radiante".
Exposición espectral Él , ν julio por metro cuadrado por hertz J⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −1 Exposición radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en J⋅m −2 ⋅nm −1 . A esto a veces también se le llama "fluencia espectral".
Él , λ julio por metro cuadrado, por metro J / m 3 M L −1 T −2
Emisividad hemisférica ε N / A 1 Exitancia radiante de una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad hemisférica espectral ε ν
  o
ε λ
N / A 1 Exitancia espectral de una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad direccional ε Ω N / A 1 Radiancia emitida por una superficie , dividida por la emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad direccional espectral ε Ω, ν
  o
ε Ω, λ
N / A 1 Radiación espectral emitida por una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Absortancia hemisférica A N / A 1 Flujo radiante absorbido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia ".
Absortancia hemisférica espectral A ν
  o
A λ
N / A 1 Flujo espectral absorbido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia espectral ".
Absortancia direccional A Ω N / A 1 Resplandor absorbido por una superficie , dividido por el resplandor incidente sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia ".
Absortancia direccional espectral A Ω, ν
  o
A Ω, λ
N / A 1 Radiación espectral absorbida por una superficie , dividida por la radiación espectral incidente sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia espectral ".
Reflectancia hemisférica R N / A 1 Flujo radiante reflejado por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Reflectancia hemisférica espectral R ν
  o
R λ
N / A 1 Flujo espectral reflejado por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Reflectancia direccional R Ω N / A 1 Radiación reflejada por una superficie , dividida por la que recibe esa superficie.
Reflectancia direccional espectral R Ω, ν
  o
R Ω, λ
N / A 1 Radiación espectral reflejada por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie.
Transmitancia hemisférica T N / A 1 Flujo radiante transmitido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Transmitancia hemisférica espectral T ν
  o
T λ
N / A 1 Flujo espectral transmitido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Transmitancia direccional T Ω N / A 1 Radiancia transmitida por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie.
Transmitancia direccional espectral T Ω, ν
  o
T Ω, λ
N / A 1 Radiación espectral transmitida por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie.
Coeficiente de atenuación hemisférico μ metro recíproco m −1 L −1 Flujo radiante absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen.
Coeficiente de atenuación hemisférica espectral μ ν
  o
μ λ
metro recíproco m −1 L −1 Flujo radiante espectral absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen.
Coeficiente de atenuación direccional μ Ω metro recíproco m −1 L −1 Resplandor absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen.
Coeficiente de atenuación direccional espectral μ Ω, ν
  o
μ Ω, λ
metro recíproco m −1 L −1 Radiación espectral absorbida y dispersada por un volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen.
Ver también: SI   · Radiometría   · Fotometría

Ver también

Referencias

enlaces externos