Säteilyn spektritiheys

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 19. joulukuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .

Säteilyn spektritiheys on termi fotometriassa ja sähkömagneettisten aaltojen teoriassa , joka kontekstista riippuen voidaan ymmärtää yhtenä seuraavista fysikaalisista suureista:

Säteilyenergian spektritilavuustiheys , eli ominaisuus sille avaruuden alueelle, jossa on sähkömagneettista säteilyä. Tämä arvo lasketaan seuraavasti

u_{\nu }=<{\frac {dW}{dVd\nu }}>\quad

(vaihtoehto: ),

u_{\lambda }=<{\frac {dW}{dVd\lambda }}>

missä on energia, on tilavuus, on taajuus (Hz) ja on säteilyn aallonpituus;

W

V

\nu=\omega /2\pi

\lambda

spektripinnan säteilytehotiheys (myös: spektrinen emissiokyky tai emissiokyky ), eli kyseessä olevan kappaleen säteilevän pinnan ominaisuus. Tämä arvo on määritelty

I_{\nu }=<{\frac {dP}{dSd\nu }}>\quad

(vaihtoehto: ),

I_{\lambda }=<{\frac {dP}{dSd\lambda }}>

missä on teho ja on emitterin pinta-ala. Itse asiassa tämä on keskimääräinen energiavuon tiheys kapealla taajuusalueella (tai aallonpituuksilla ), joka liittyy intervallin kokoon.

P

S

Keskiarvo lasketaan pitkällä aikavälillä. Yllä olevat suuret ja liittyvät suhteeseen , jossa on valon nopeus . Alla, varmuuden vuoksi, tarkastellaan . Käsiteltävänä oleville suureille ei ole yleisesti hyväksyttyjä kirjainmerkintöjä, mutta on tapana lisätä lisämerkki, joka ilmaisee argumentin, jolla intervalli otetaan ja josta spektritiheys riippuu: tai . $u$ $minä$ $u=4/c\cdot I$ $c$ $minä$ $I_{\nu }(\nu )$ $I_{\lambda }(\lambda )$

Riippuen siitä, valitaanko argumentiksi taajuus vai aallonpituus, säteilyn spektritiheys SI : nä mitataan yksiköissä (W / m 2 ) / Hz tai (W / m 2 ) / m. Vastaavasti : in (J/m3 ) /Hz tai in (J/m3 ) /m. $minä$ $u$

Koska taajuus ja aallonpituus liittyvät toisiinsa , siirtyminen paikasta toiseen tapahtuu läpi $\lambda \nu=c$ $I_{\nu }(\nu )$ $I_{\lambda }(\lambda )$

{\displaystyle I_{\lambda }(\lambda )=I_{\nu }(c/\lambda )\cdot c/\lambda ^{2))

Yleensä (katso esimerkit kuvassa) säteilyenergia jakautuu epätasaisesti eripituisten aaltojen kesken. Siksi säteilyn spektritiheys riippuu monimutkaisesti valitusta argumentista (tässä esimerkissä aallonpituudesta).

Joidenkin säteilylähteiden spektritiheys tunnetaan perusperiaatteista. Siis täysin mustalle vartalolle

I_{\nu }={\frac {2\pi h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{h\nu /kT}-1 )),\qquad I_{\lambda }={2\pi h{c^{2}} \over \lambda ^{5}}{1 \over e^{hc/\lambda kT}-1}

missä on lämpötila ja Planckin vakio . Näillä kaavoilla kuvataan melko hyvin hehkulampun spektri (kuvan vasen puoli) näkyvällä alueella. $T$ $h$

Säteilyn kokonaisintensiteetti (ilman sanaa "spektri") saadaan integroimalla valitun argumentin yli. $minä$

Lähteet

Säteilyn spektritiheys klassisessa elektrodynamiikassa - A. I. Akhiezer, N. F. Shulga, RADIATION OF RELATIVISTIC PARTICLES IN SINGLE CRYSTALS , kohta "Säteilyn spektritiheys klassisessa elektrodynamiikassa".