التدفق الإشعاعي

مخطط انسيابي يصف العلاقة بين الكميات الفيزيائية المختلفة، بما في ذلك التدفق الإشعاعي والخرج.
مخطط انسيابي يصف العلاقة بين الكميات الفيزيائية المختلفة، بما في ذلك التدفق الإشعاعي والخرج.

في علم قياس الإشعاع ، يُعرف التدفق الإشعاعي أو القدرة الإشعاعية بأنه الطاقة الإشعاعية المنبعثة أو المنعكسة أو المنقولة أو المستقبلة في وحدة الزمن، بينما يُعرف التدفق الطيفي أو القدرة الطيفية بأنه التدفق الإشعاعي لكل وحدة تردد أو طول موجي ، وذلك بحسب ما إذا كان الطيف يُؤخذ كدالة للتردد أو الطول الموجي. وحدة قياس التدفق الإشعاعي في النظام الدولي للوحدات هي الواط (W)، أي جول واحد في الثانية ( J/s )، بينما وحدة قياس التدفق الطيفي بالنسبة للتردد هي الواط لكل هرتز ( W/Hz )، ووحدة قياس التدفق الطيفي بالنسبة للطول الموجي هي الواط لكل متر ( W/m )، أو عادةً الواط لكل نانومتر ( W/nm ). يُطلق على التدفق الإشعاعي أحيانًا اسم اللمعان ، خاصةً في سياقات علم الفلك.

التعريفات الرياضية

التدفق الإشعاعي

يُعرَّف التدفق الإشعاعي، الذي يُرمز له بـ Φ e ('e' لـ "الطاقة"، لتجنب الخلط مع الكميات الضوئية )، على النحو التالي [ 1 ]Φهـ=دسؤالهـدتسؤالهـ=تيΣSن^دأدت// }}\,dAdt\end{المحاذاة}}} أين

يتذبذب معدل تدفق الطاقة عبر السطح بتردد الإشعاع، لكن أجهزة الكشف عن الإشعاع لا تستجيب إلا لمتوسط ​​معدل التدفق. ويتم تمثيل ذلك باستبدال متجه بوينتينغ بالمتوسط ​​الزمني لمعياره، مما يعطي ΦهـΣ|S|كوسα دأ،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }\approx \int _{\Sigma }\langle |\mathbf {S} |\rangle \cos \alpha \ dA,} حيث - هو المتوسط ​​الزمني، و α هي الزاوية بين n و S.

التدفق الطيفي

يُعرَّف التدفق الطيفي في التردد ، ويرمز له بـ Φ e, ν ، على النحو التالي [ 1 ]Φهـ،ν=Φهـν،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},} حيث ν هو التردد.

يُعرَّف التدفق الطيفي في الطول الموجي ، ويرمز له بـ Φ e, λ ، على النحو التالي [ 1 ]Φهـ،λ=Φهـλ،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},} حيث λ هو الطول الموجي.

وحدات قياس الإشعاع في النظام الدولي للوحدات

مقارنة الكميات الضوئية والإشعاعية

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 ما 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 ".

انظر أيضاً

مراجع

للمزيد من القراءة

  • بويد، روبرت (1983). قياس الإشعاع وكشف الإشعاع الضوئي (سلسلة البصريات البحتة والتطبيقية) . وايلي-إنترساينس. ISBN 978-0-471-86188-1.