Intensidade radiante - Radiant intensity

Na radiometria , a intensidade radiante é o fluxo radiante emitido, refletido, transmitido ou recebido, por unidade de ângulo sólido , e a intensidade espectral é a intensidade radiante por unidade de frequência ou comprimento de onda , dependendo se o espectro é tomado em função da frequência ou do comprimento de onda . Estas são grandezas direcionais . A unidade SI de intensidade radiante é o watt por esteradiano ( W / sr ), enquanto que a intensidade espectral em frequência é o watt por esteradiano por hertz ( W · sr −1 · Hz −1 ) e a intensidade espectral em comprimento de onda é o watt por esteradiano por metro ( W · sr −1 · m −1 ) - normalmente o watt por esteradiano por nanômetro ( W · sr −1 · nm −1 ). A intensidade radiante é distinta da irradiância e da saída radiante , que costumam ser chamadas de intensidade em outros ramos da física que não a radiometria. Na engenharia de radiofrequência , a intensidade radiante às vezes é chamada de intensidade de radiação .

Definições matemáticas

Intensidade radiante

A intensidade radiante , denotada I e, Ω ("e" para "energético", para evitar confusão com as quantidades fotométricas, e "Ω" para indicar que esta é uma quantidade direcional ), é definida como

Onde

Em geral, I e, Ω é uma função do ângulo de visão θ e, potencialmente, do ângulo de azimute . Para o caso especial de uma superfície lambertiana , I e, Ω segue a lei do cosseno de Lambert I e, Ω = I 0 cos θ .

Ao calcular a intensidade radiante emitida por uma fonte, Ω refere-se ao ângulo sólido no qual a luz é emitida. Ao calcular a radiância recebida por um detector, Ω refere-se ao ângulo sólido subtendido pela fonte conforme visto desse detector.

Intensidade espectral

A intensidade espectral em frequência , denotada I e, Ω, ν , é definida como

onde ν é a frequência.

A intensidade espectral em comprimento de onda , denotada I e, Ω, λ , é definida como

onde λ é o comprimento de onda.

Engenharia de radiofrequência

A intensidade radiante é usada para caracterizar a emissão de radiação por uma antena :

Onde

Ao contrário da densidade de potência, a intensidade radiante não depende da distância: como a intensidade radiante é definida como a potência através de um ângulo sólido, a densidade de potência decrescente ao longo da distância devido à lei do quadrado inverso é compensada pelo aumento da área com a distância.

Unidades de radiometria SI

Unidades de radiometria SI
Quantidade Unidade Dimensão Notas
Nome Símbolo Nome Símbolo Símbolo
Energia radiante Q e joule J M L 2 T −2 Energia da radiação eletromagnética.
Densidade de energia radiante w e joule por metro cúbico J / m 3 M L −1 T −2 Energia radiante por unidade de volume.
Fluxo radiante Φ e watt W = J / s M L 2 T −3 Energia radiante emitida, refletida, transmitida ou recebida, por unidade de tempo. Isso às vezes também é chamado de "poder radiante".
Fluxo espectral Φ e, ν watt por hertz W / Hz M L 2 T −2 Fluxo radiante por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅nm −1 .
Φ e, λ watt por metro W / m M L T −3
Intensidade radiante I e, Ω watt por steradian W / sr M L 2 T −3 Fluxo radiante emitido, refletido, transmitido ou recebido, por unidade de ângulo sólido. Esta é uma quantidade direcional .
Intensidade espectral I e, Ω, ν watt por steradian por hertz W⋅sr −1 ⋅Hz −1 M L 2 T −2 Intensidade radiante por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅sr −1 ⋅nm −1 . Esta é uma quantidade direcional .
I e, Ω, λ watt por steradian por metro W⋅sr −1 ⋅m −1 M L T −3
Radiance L e, Ω watt por steradian por metro quadrado W⋅sr −1 ⋅m −2 M T −3 Fluxo radiante emitido, refletido, transmitido ou recebido por uma superfície , por unidade de ângulo sólido por unidade de área projetada. Esta é uma quantidade direcional . Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade".
Radiância espectral L e, Ω, ν watt por steradian por metro quadrado por hertz W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Radiância de uma superfície por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 . Esta é uma quantidade direcional . Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral".
L e, Ω, λ watt por steradian por metro quadrado, por metro W⋅sr −1 ⋅m −3 M L −1 T −3
Densidade de fluxo de irradiância
E e watt por metro quadrado W / m 2 M T −3 Fluxo radiante recebido por uma superfície por unidade de área. Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade".
Irradiância
espectral Densidade de fluxo espectral
E e, ν watt por metro quadrado por hertz W⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Irradiância de uma superfície por unidade de frequência ou comprimento de onda. Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral". Unidades não SI de densidade de fluxo espectral incluem jansky (1 Jy = 10 −26  W⋅m −2 ⋅Hz −1 ) e unidade de fluxo solar (1 sfu = 10 −22  W⋅m −2 ⋅Hz −1 = 10 4  Jy).
E e, λ watt por metro quadrado, por metro W / m 3 M L −1 T −3
Radiosidade J e watt por metro quadrado W / m 2 M T −3 Fluxo radiante saindo (emitido, refletido e transmitido por) uma superfície por unidade de área. Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade".
Radiosidade espectral J e, ν watt por metro quadrado por hertz W⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Radiosidade de uma superfície por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅m −2 ⋅nm −1 . Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral".
J e, λ watt por metro quadrado, por metro W / m 3 M L −1 T −3
Saída radiante M e watt por metro quadrado W / m 2 M T −3 Fluxo radiante emitido por uma superfície por unidade de área. Este é o componente emitido da radiosidade. "Emitância radiante" é um termo antigo para essa quantidade. Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade".
Saída espectral M e, ν watt por metro quadrado por hertz W⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −2 Saída radiante de uma superfície por unidade de freqüência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅m −2 ⋅nm −1 . "Emitância espectral" é um termo antigo para essa quantidade. Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral".
M e, λ watt por metro quadrado, por metro W / m 3 M L −1 T −3
Exposição radiante H e joule por metro quadrado J / m 2 M T −2 Energia radiante recebida por uma superfície por unidade de área, ou equivalentemente irradiância de uma superfície integrada ao longo do tempo de irradiação. Isso às vezes também é chamado de "fluência radiante".
Exposição espectral H e, ν joule por metro quadrado por hertz J⋅m −2 ⋅Hz −1 M T −1 Exposição radiante de uma superfície por unidade de freqüência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em J⋅m −2 ⋅nm −1 . Isso às vezes também é chamado de "fluência espectral".
H e, λ joule por metro quadrado, por metro J / m 3 M L −1 T −2
Emissividade hemisférica ε N / D 1 Saída radiante de uma superfície , dividida pela de um corpo negro na mesma temperatura dessa superfície.
Emissividade hemisférica espectral ε ν
  ou
ε λ
N / D 1 Saída espectral de uma superfície , dividida pela de um corpo negro na mesma temperatura daquela superfície.
Emissividade direcional ε Ω N / D 1 Radiância emitida por uma superfície , dividida pela emitida por um corpo negro na mesma temperatura daquela superfície.
Emissividade direcional espectral ε Ω, ν
  ou
ε Ω, λ
N / D 1 Radiância espectral emitida por uma superfície , dividida pela de um corpo negro na mesma temperatura daquela superfície.
Absorção hemisférica UMA N / D 1 Fluxo radiante absorvido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância ".
Absortância hemisférica espectral A ν
  ou
A λ
N / D 1 Fluxo espectral absorvido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância espectral ".
Absorção direcional A Ω N / D 1 Radiância absorvida por uma superfície , dividida pela radiância incidente sobre essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância ".
Absorção direcional espectral A Ω, ν
  ou
A Ω, λ
N / D 1 Radiância espectral absorvida por uma superfície , dividida pela radiância espectral incidente sobre essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância espectral ".
Refletância hemisférica R N / D 1 Fluxo radiante refletido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície.
Refletância hemisférica espectral R ν
  ou
R λ
N / D 1 Fluxo espectral refletido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície.
Refletância direcional R Ω N / D 1 Radiância refletida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície.
Refletância direcional espectral R Ω, ν
  ou
R Ω, λ
N / D 1 Radiância espectral refletida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície.
Transmitância hemisférica T N / D 1 Fluxo radiante transmitido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície.
Transmitância hemisférica espectral T ν
  ou
T λ
N / D 1 Fluxo espectral transmitido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície.
Transmitância direcional T Ω N / D 1 Radiância transmitida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície.
Transmitância direcional espectral T Ω, ν
  ou
T Ω, λ
N / D 1 Radiância espectral transmitida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície.
Coeficiente de atenuação hemisférica µ medidor recíproco m -1 L -1 Fluxo radiante absorvido e espalhado por um volume por unidade de comprimento dividido pelo recebido por esse volume.
Coeficiente de atenuação hemisférica espectral μ ν
  ou
μ λ
medidor recíproco m -1 L -1 Fluxo radiante espectral absorvido e espalhado por um volume por unidade de comprimento, dividido pelo recebido por esse volume.
Coeficiente de atenuação direcional μ Ω medidor recíproco m -1 L -1 A radiação absorvida e espalhada por um volume por unidade de comprimento, dividido pela recebida por esse volume.
Coeficiente de atenuação direcional espectral μ Ω, ν
  ou
μ Ω, λ
medidor recíproco m -1 L -1 A radiância espectral absorvida e espalhada por um volume por unidade de comprimento, dividido pela recebida por esse volume.
Veja também: SI   · Radiometria   · Fotometria

Veja também

Referências

links externos