شدة الإشعاع

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

في علم قياس الإشعاع ، تُعرَّف شدة الإشعاع بأنها التدفق الإشعاعي المنبعث أو المنعكس أو المنقول أو المستقبل، لكل وحدة زاوية مجسمة ، بينما تُعرَّف الشدة الطيفية بأنها شدة الإشعاع لكل وحدة تردد أو طول موجي ، وذلك بحسب ما إذا كان الطيف يُؤخذ كدالة للتردد أو الطول الموجي. هاتان الكميتان اتجاهيتان . وحدة قياس شدة الإشعاع في النظام الدولي للوحدات هي الواط لكل ستراديان ( W/sr )، بينما وحدة قياس الشدة الطيفية بالنسبة للتردد هي الواط لكل ستراديان لكل هرتز ( W·sr⁻¹ · Hz⁻¹ ) ، ووحدة قياس الشدة الطيفية بالنسبة للطول الموجي هي الواط لكل ستراديان لكل متر ( W·sr⁻¹ · m⁻¹ ) ، وتُعرف عادةً بالواط لكل ستراديان لكل نانومتر ( W·sr⁻¹ · nm⁻¹ ) . تختلف شدة الإشعاع عن الإشعاعية الذاتية والإشعاعية الخارجة ، والتي تُسمى غالبًا بالشدة في فروع الفيزياء الأخرى غير علم قياس الإشعاع. في هندسة الترددات الراديوية ، يُطلق على شدة الإشعاع أحيانًا اسم شدة الإشعاع .

التعريفات الرياضية

مقارنة الكميات الضوئية والإشعاعية

شدة الإشعاع

يتم تعريف شدة الإشعاع ، ويرمز لها بـ I e,Ω (حيث e تعني "طاقي"، لتجنب الخلط مع الكميات الضوئية، و "Ω" للإشارة إلى أنها كمية اتجاهية ) على النحو التالي [ 1 ]

أناهـ،Ω=∂Φهـ∂Ω،{\displaystyle I_{\mathrm {e} ,\Omega }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \Omega }},}

أين

بشكل عام، تُعتبر I e,Ω دالةً لزاوية الرؤية θ ، وربما لزاوية السمت . في الحالة الخاصة لسطح لامبرتي ، تخضع I e,Ω لقانون جيب التمام لامبرتي I e,Ω = I 0 cos θ .

عند حساب شدة الإشعاع المنبعث من مصدر ما، تشير Ω إلى الزاوية المجسمة التي ينبعث منها الضوء. وعند حساب الإشعاع الذي يستقبله كاشف، تشير Ω إلى الزاوية المجسمة التي يشغلها المصدر كما يُرى من ذلك الكاشف.

شدة الطيف

يتم تعريف شدة الطيف في التردد ، والتي يرمز لها بـ I e,Ω,ν ، على النحو التالي [ 1 ]

أناهـ،Ω،ν=∂أناهـ،Ω∂ν،{\displaystyle I_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }={\frac {\partial I_{\mathrm {e} ,\Omega }}{\partial \nu }},}

حيث ν هو التردد.

يتم تعريف شدة الطيف في الطول الموجي ، ويرمز لها بـ I e,Ω,λ ، على النحو التالي [ 1 ]

أناهـ،Ω،λ=∂أناهـ،Ω∂λ،{\displaystyle I_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }={\frac {\partial I_{\mathrm {e} ,\Omega }}{\partial \lambda }},}

حيث λ هو الطول الموجي.

هندسة الترددات الراديوية

تُستخدم شدة الإشعاع لتوصيف انبعاث الإشعاع بواسطة الهوائي : [ 2 ]

أناهـ،Ω=هـهـ(ر)ر2،{\displaystyle I_{\mathrm {e} ,\Omega }=E_{\mathrm {e} }(r)\,r^{2},}

أين

  • E e هي شدة إشعاع الهوائي؛
  • يمثل r المسافة من الهوائي.

على عكس كثافة الطاقة، فإن شدة الإشعاع لا تعتمد على المسافة: لأن شدة الإشعاع تُعرف بأنها الطاقة من خلال زاوية مجسمة، فإن انخفاض كثافة الطاقة مع المسافة بسبب قانون التربيع العكسي يتم تعويضه بزيادة المساحة مع المسافة.

وحدات قياس الإشعاع في النظام الدولي للوحدات

وحدات قياس الإشعاع في النظام الدولي للوحدات
  • v
  • ت
  • هـ
كميةوحدةالأبعادملحوظات
اسمالرمز [ رقم 1 ]اسمرمز
الطاقة الإشعاعيةQ e [ nb 2 ]جولجM ⋅ L 2 ⋅ T −2طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.
كثافة الطاقة الإشعاعيةنحن​جول لكل  متر مكعبJ/m 3م ⋅ ل −1 ⋅ ت −2الطاقة الإشعاعية لكل وحدة حجم.
التدفق الإشعاعيΦ e [ nb 2 ]واطW = J/sم ⋅ ل 2 ⋅ ت −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/ هرتزM ⋅ L 2 ⋅ T −2التدفق الإشعاعي لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الأخير عادةً بوحدة واط/ نانومتر .
Φ e, λ [ nb 4 ]واط لكل مترW/mم ⋅ ل ⋅ ت −3
شدة الإشعاعI e,Ω [ nb 5 ]واط لكل ستراديانمع كبار السنم ⋅ ل 2 ⋅ ت −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 −1M ⋅ L 2 ⋅ T −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 −1م ⋅ ل ⋅ ت −3
إشراقLe ,Ω [ nb 5 ]واط لكل ستراديان لكل  متر مربعW⋅sr −1 ⋅m −2م ⋅ ت −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 −1م ⋅ ت −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 −3م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3
كثافة تدفق الإشعاعE e [ nb 2 ]واط لكل متر مربعواط/ م²م ⋅ ت −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⁻¹م ⋅ ت −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/ م³م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3
راديوسيتيJ e [ nb 2 ]واط لكل متر مربعواط/ م²م ⋅ ت −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⁻¹م ⋅ ت −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/ م³م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3
إشعاع متألقأنا [ ملاحظة 2 ]واط لكل  متر مربعواط/ م²م ⋅ ت −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⁻¹م ⋅ ت −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/ م³م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3
التعرض الإشعاعيهو​جول لكل  متر مربعJ/m 2م ⋅ ت −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 −1م ⋅ ت −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 3م ⋅ ل −1 ⋅ ت −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

  1. 1 2 3 "العزل الحراري - انتقال الحرارة بالإشعاع - الكميات الفيزيائية والتعريفات" . ISO 9288:1989 . كتالوج ISO . 1989. تاريخ الاسترجاع: 15 مارس 2015 .
  2. ↑ دي كراوس، جون؛ ماريفكا، رونالد جيه. (2002). هوائيات لجميع التطبيقات ( الطبعة الثالثة). ماكجرو هيل. ISBN  0-07-232103-2.