Radiometria - Radiometry
A radiometria é um conjunto de técnicas para medir a radiação eletromagnética , incluindo a luz visível . As técnicas radiométricas em óptica caracterizam a distribuição da potência da radiação no espaço, ao contrário das técnicas fotométricas , que caracterizam a interação da luz com o olho humano. A diferença fundamental entre radiometria e fotometria é que a radiometria fornece todo o espectro de radiação óptica, enquanto a fotometria é limitada ao espectro visível. A radiometria é diferente das técnicas quânticas , como a contagem de fótons .
O uso de radiômetros para determinar a temperatura de objetos e gases medindo o fluxo de radiação é chamado de pirometria . Dispositivos pirométricos portáteis são frequentemente comercializados como termômetros infravermelhos .
A radiometria é importante na astronomia , especialmente na radioastronomia , e desempenha um papel significativo no sensoriamento remoto da Terra . As técnicas de medição categorizadas como radiometria em óptica são chamadas de fotometria em algumas aplicações astronômicas, ao contrário do uso de óptica do termo.
Espectrorradiometria é a medição de grandezas radiométricas absolutas em bandas estreitas de comprimento de onda.
Grandezas radiométricas
Quantidade | Unidade | Dimensão | Notas | |||||
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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 . Às vezes, isso 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 | O brilho absorvido e espalhado por um volume por unidade de comprimento, dividido pelo recebido 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 |
Quantidades radiométricas integrais e espectrais
As grandezas integrais (como fluxo radiante ) descrevem o efeito total da radiação de todos os comprimentos de onda ou frequências , enquanto as grandezas espectrais (como potência espectral ) descrevem o efeito da radiação de um único comprimento de onda λ ou frequência ν . Para cada grandeza integral existem grandezas espectrais correspondentes, por exemplo, o fluxo radiante Φ e corresponde à potência espectral Φ e, λ e Φ e, ν .
Obter a contraparte espectral de uma quantidade integral requer uma transição de limite . Isso vem da ideia de que a probabilidade de existência de fótons com comprimento de onda precisamente solicitado é zero. Vamos mostrar a relação entre eles usando o fluxo radiante como exemplo:
Fluxo integral, cuja unidade é W :
Fluxo espectral por comprimento de onda, cuja unidade é W / m :
onde está o fluxo radiante da radiação em um pequeno intervalo de comprimento de onda . A área sob um gráfico com eixo horizontal de comprimento de onda é igual ao fluxo radiante total.
Fluxo espectral por frequência, cuja unidade é W / Hz :
onde está o fluxo radiante da radiação em um pequeno intervalo de frequência . A área sob um gráfico com eixo horizontal de frequência é igual ao fluxo radiante total.
As grandezas espectrais por comprimento de onda λ e frequência ν estão relacionadas entre si, uma vez que o produto das duas variáveis é a velocidade da luz ( ):
- ou ou
A quantidade integral pode ser obtida pela integração da quantidade espectral:
Veja também
- Reflexividade
- Radiômetro de micro-ondas
- Medição de radiação ionizante
- Calibração radiométrica
- Resolução radiométrica
Referências
links externos
- Perguntas Frequentes sobre Radiometria e Fotometria Página de Perguntas Frequentes sobre Radiometria do Professor Jim Palmer (Faculdade de Ciências Óticas da Universidade do Arizona).