إشعاع متألق

في علم قياس الإشعاع ، يُعرف التدفق الإشعاعي المنبعث من سطح ما لكل وحدة مساحة باسم "الخرج الإشعاعي" أو " الانبعاث الإشعاعي" ، بينما يُعرف التدفق الإشعاعي المنبعث من سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي باسم "الخرج الطيفي "، وذلك بحسب ما إذا كان الطيف يُؤخذ كدالة للتردد أو الطول الموجي. وهذا هو المكون المنبعث من الإشعاعية . وحدة قياس التدفق الإشعاعي في النظام الدولي للوحدات هي الواط لكل متر مربع ( واط/م² ) ، بينما وحدة قياس التدفق الإشعاعي الطيفي في التردد هي الواط لكل متر مربع لكل هرتز (واط/م² / هرتز ) ، ووحدة قياس التدفق الإشعاعي الطيفي في الطول الموجي هي الواط لكل متر مربع لكل متر (واط/م³ ) ، وعادةً ما تُقاس بالواط لكل متر مربع لكل نانومتر ( واط/م² / نانومتر ) . تُستخدم وحدة الإرج لكل سنتيمتر مربع في الثانية (erg·cm⁻²·s⁻¹) في علم الفلك . ويُطلق على الإشعاع الخارج غالبًا اسم "الشدة" في فروع الفيزياء الأخرى غير علم الإشعاع، ولكن في علم الإشعاع يؤدي هذا الاستخدام إلى الخلط بينه وبين شدة الإشعاع .

التعريفات الرياضية

إشعاع متألق

يتم تعريف الإشعاع الخارج من سطح ما ، ويرمز له بـ M e ("e" اختصارًا لـ "الطاقة"، لتجنب الخلط مع الكميات الضوئية )، على النحو التالي [ 1 ]مهـ=Φهـأ،{\displaystyle M_{\mathrm {e} }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial A}},} حيث هو رمز المشتقة الجزئية ، و Φ e هو التدفق الإشعاعي المنبعث ، و A هي مساحة السطح .

يُطلق على التدفق الإشعاعي الذي تتلقاه سطح ما اسم الإشعاعية .

إن الإشعاع الخارج من سطح أسود ، وفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان ، يساوي: مهـ=σتي4،{\displaystyle M_{\mathrm {e} }^{\circ }=\sigma T^{4},} حيث σ هو ثابت ستيفان-بولتزمان ، و T هي درجة حرارة ذلك السطح. بالنسبة لسطح حقيقي، فإن الإشعاع الخارج يساوي: مهـ=εمهـ=εσتي4،{\displaystyle M_{\mathrm {e}}=\varepsilon M_{\mathrm {e} }^{\circ }=\varepsilon \sigma T^{4},} حيث ε هي معامل انبعاثية ذلك السطح.

الخروج الطيفي

يتم تعريف الاستثارة الطيفية في تردد سطح ما ، ويرمز لها بـ Me ,ν ، على النحو التالي [ 1 ]

مهـ،ν=مهـν،{\displaystyle M_{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial M_{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},}

حيث ν هو التردد.

يتم تعريف الاستثارة الطيفية في الطول الموجي لسطح ما ، ويرمز لها بـ Me ,λ ، على النحو التالي [ 1 ]مهـ،λ=مهـλ،{\displaystyle M_{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial M_{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},} حيث λ هو الطول الموجي.

إن الانتظام الطيفي لسطح أسود حول تردد أو طول موجي معين، وفقًا لقانون جيب التمام لامبرت وقانون بلانك ، يساوي:

مهـ،ν=πلهـ،Ω،ν=2πحν3ج21هـحνكتي-1،مهـ،λ=πلهـ،Ω،λ=2πحج2λ51هـحجλكتي-1،// {kT}}-1}},\\[8pt]M_{\mathrm {e} ,\lambda }^{\circ }&=\pi L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\circ }={\frac {2\pi hc^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda kT}}-1}},\end{محاذاة}}}

حيث h هو ثابت بلانك ، وν هو التردد، وλ هو الطول الموجي، وk هو ثابت بولتزمان ، وc هي سرعة الضوء في الفراغ، وT هي درجة حرارة السطح. بالنسبة لسطح حقيقي، فإنّ الإثارة الطيفية تساوي: مهـ،ν=εمهـ،ν=2πحεν3ج21هـحνكتي-1،مهـ،λ=εمهـ،λ=2πحεج2λ51هـحجλكتي-1.// {kT}}-1}},\\[8pt]M_{\mathrm {e} ,\lambda }&=\varepsilon M_{\mathrm {e} ,\lambda}^{\circ }={\frac {2\pi h\varepsilon c^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda كيلو تي}}-1}).\end{محاذاة}}} أينε{\displaystyle \varepsilon }هي انبعاثية السطح.

وحدات قياس الإشعاع في النظام الدولي للوحدات

كميةوحدةالأبعادملحوظات
اسمالرمز [ رقم 1 ]اسمرمز
الطاقة الإشعاعيةQ e [ nb 2 ]جولجML 2T −2طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
كثافة الطاقة الإشعاعيةنحنجول لكل  متر مكعبJ/m 3مل −1ت −2الطاقة الإشعاعية لكل وحدة حجم.
التدفق الإشعاعيΦ e [ nb 2 ]واطW = J/sمل 2ت −3الطاقة الإشعاعية المنبعثة أو المنعكسة أو المنقولة أو المستقبلة، لكل وحدة زمنية. ويُطلق عليها أحيانًا اسم "القدرة الإشعاعية"، وتُسمى في علم الفلك " السطوع ".
التدفق الطيفيΦ e, ν [ nb 3 ]واط لكل هرتزواط/ هرتزML 2T −2التدفق الإشعاعي لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الأخير عادةً بوحدة واط/ نانومتر .
Φ e, λ [ nb 4 ]واط لكل مترW/mملت −3
شدة الإشعاعI e,Ω [ nb 5 ]واط لكل ستراديانمع كبار السنمل 2ت −3التدفق الإشعاعي المنبعث أو المنعكس أو المنقول أو المستقبل، لكل وحدة زاوية مجسمة. هذه كمية اتجاهية .
شدة الطيفI e,Ω, ν [ nb 3 ]واط لكل ستراديان لكل هرتزW⋅sr −1 ⋅Hz −1ML 2T −2شدة الإشعاع لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط⋅ستراديان⁻¹⋅نانومتر⁻¹ . وهذه كمية اتجاهية .
I e,Ω, λ [ nb 4 ]واط لكل ستراديان لكل مترW⋅sr −1 ⋅m −1ملت −3
إشراقLe [ nb 5 ]واط لكل ستراديان لكل  متر مربعW⋅sr −1 ⋅m −2مت −3التدفق الإشعاعي المنبعث أو المنعكس أو المنقول أو المستقبل من سطح ما ، لكل وحدة زاوية مجسمة لكل وحدة مساحة مسقطة. هذه كمية اتجاهية ، وتُسمى أحيانًا "الشدة".
الإشعاع الطيفي، الشدة النوعيةLe ,Ω, ν [ nb 3 ]واط لكل ستيراديان لكل  متر مربع لكل هرتزW⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1مت −2إشعاع سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. يُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط⋅ستراديان⁻¹⋅م⁻²⋅نانومتر⁻¹ . هذه كمية اتجاهية ، وتُسمى أحيانًا "الشدة الطيفية".
Le ,Ω, λ [ nb 4 ]واط لكل ستيراديان لكل  متر مربع، لكل مترW⋅sr −1 ⋅m −3مل −1ت −3
كثافة تدفق الإشعاعE e [ nb 2 ]واط لكل متر مربعواط/ م²مت −3التدفق الإشعاعي الذي تتلقاه مساحة سطح ما لكل وحدة مساحة. ويُطلق عليه أحيانًا اسم "الشدة".
الإشعاع الطيفي، كثافة التدفق الطيفيE e, ν [ nb 3 ]واط لكل  متر مربع لكل هرتزواط / متر⁻² هرتز⁻¹مت −2شدة الإشعاع على سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُطلق عليها أحيانًا اسم "الشدة الطيفية". تشمل وحدات كثافة التدفق الطيفي غير التابعة للنظام الدولي للوحدات (SI) وحدة جانسكي (1  Jy =10 −26  واط⋅م −2 ⋅هرتز −1 ) ووحدة التدفق الشمسي (1  sfu =10 −22  واط⋅م −2 ⋅هرتز −1 =10 4  Jy ).
E e, λ [ nb 4 ]واط لكل  متر مربع، لكل مترواط/ م³مل −1ت −3
راديوسيتيJ e [ nb 2 ]واط لكل متر مربعواط/ م²مت −3التدفق الإشعاعي الخارج من (المنبعث والمنعكس والمنفذ من) سطح ما لكل وحدة مساحة. ويُطلق عليه أحيانًا اسم "الشدة".
الإشعاع الطيفيJ e, ν [ nb 3 ]واط لكل  متر مربع لكل هرتزواط / متر⁻² هرتز⁻¹مت −2الإشعاعية السطحية لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط / متر مربع/ نانومتر . ويُطلق عليه أحيانًا اسم "الشدة الطيفية".
J e, λ [ nb 4 ]واط لكل  متر مربع، لكل مترواط/ م³مل −1ت −3
إشعاع متألقأنا [ ملاحظة 2 ]واط لكل  متر مربعواط/ م²مت −3التدفق الإشعاعي المنبعث من سطح ما لكل وحدة مساحة. هذا هو المكون المنبعث من الإشعاعية. "الانبعاث الإشعاعي" مصطلح قديم لهذه الكمية. ويُطلق عليها أحيانًا "الشدة".
الخروج الطيفيMe , ν [ nb 3 ]واط لكل  متر مربع لكل هرتزواط / متر⁻² هرتز⁻¹مت −2الإشعاع المنبعث من سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط / متر مربع/ نانومتر . "الانبعاث الطيفي" مصطلح قديم يُستخدم للإشارة إلى هذه الكمية، ويُطلق عليها أحيانًا "الشدة الطيفية".
Me , λ [ nb 4 ]واط لكل  متر مربع، لكل مترواط/ م³مل −1ت −3
التعرض الإشعاعيهوجول لكل  متر مربعJ/m 2مت −2الطاقة الإشعاعية التي تتلقاها مساحة سطح ما لكل وحدة مساحة، أو ما يعادلها من إشعاع سطح متكامل على مدى فترة الإشعاع. ويطلق على هذا أحيانًا اسم "التدفق الإشعاعي".
التعرض الطيفيHe , ν [ nb 3 ]جول لكل  متر مربع لكل هرتزJ⋅m −2 ⋅Hz −1مت −1التعرض الإشعاعي لسطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الأخير عادةً بوحدة جول/متر مربع / نانومتر . ويُطلق عليه أحيانًا اسم "التدفق الطيفي".
He , λ [ nb 4 ]جول لكل  متر مربع، لكل مترJ/m 3مل −1ت −2
انظر أيضاً:
  1. توصي منظمات المعايير بأن يتم الإشارة إلى الكميات الإشعاعيةباللاحقة "e" (اختصارًا لـ "الطاقة") لتجنب الخلط بينها وبينالكميات الضوئية أو الفوتونية .
  2. 1 2 3 4 5 رموز بديلة تُرى أحيانًا: W أو E للطاقة الإشعاعية، P أو F للتدفق الإشعاعي، I للإشعاعية، W للإخراج الإشعاعي.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 يتم الإشارة إلى الكميات الطيفية المعطاة لكل وحدة تردد باللاحقة " ν " (الحرف اليوناني nu ، لا يجب الخلط بينه وبين الحرف "v"، الذي يشير إلى كمية ضوئية).
  4. 1 2 3 4 5 6 7 الكميات الطيفية المعطاة لكل وحدة طول موجي يتم الإشارة إليها باللاحقة " λ ".
  5. 1 2 يتم الإشارة إلى الكميات الاتجاهية باللاحقة " Ω ".
مقارنة الكميات الضوئية والإشعاعية

انظر أيضاً

مراجع