Radiomeetria

Allikas: Vikipeedia

Radiomeetria on füüsikas elektromagnetkiirguse energia ja selle jaotuse mõõtmine; geoloogias maakoore loodusliku radioaktiivsuse mõõtmise meetod.

Tähtsamad radiomeetrilised suurused[muuda | muuda lähteteksti]

Radiomeetrias mõõdetakse elektromagnetkiirgusena leviva energia jaotust ruumist. Kuna inimsilma tundlikkus on erinevatel lainepikkustel oluliselt erinev, siis valguse nähtavuse iseloomustamiseks kasutatakse radiomeetrilised suuruste asemel fotomeetrilisi suurusi.

Intensiivsus[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Kiiritustihedus

Intensiivsus (I) ehk kiiritustihedus iseloomustab ajaühikus pinnaühikut läbivat energiat ühikutes (J/(m²s) või W/m²) ja on võrdne Poytingi vektori ajalise keskväärtusega. [1]

E_e \equiv I \equiv \left\langle \vec{S} \right\rangle =\frac{1}{2} c\, \varepsilon_0 E_0^2

Kus c on valguse kiirus vaakumis ja \varepsilon_0 vaakumi dielektriline läbitavus. Intensiivsus iseloomustab ainult energiahulka, mis läbib pinda ajaühikus, sõltumata selle päritolust või levimise suunast. Seega intensiivsus ei anna mingit infot:

  • missugune on kiirgav või kiiritatav keha;
  • mis kujuga on lainefront;
  • kas kiirgus on isotroopne.

Kiirgusvoog[muuda | muuda lähteteksti]

Kiirgusvoog (ing.k radiant flux) on energiahulk, mida kiirgus kannab ajaühikus läbi mingi pinna. See on radiomeetria põhisuurus. Kiirgusvoo ühik on vatt.

\Phi_e = \int_\Sigma \left\langle \vec{S} \right\rangle \,d\Sigma

Siin \Sigma on mingi pind, üle mille integreeritakse ja \vec{S} on Poytingi vektor.

Kui meid huvitab kiirgusvoo spektraalne jaotus, siis kasutatakse suurust kiirgusvoo spektraalne tihedus, mis iseloomustab kiirgusvoo hulka spektrivahemikus (λ,λ+dλ):

\phi_{e,\lambda} = \frac{d\Phi_e(\lambda)}{d\lambda}

Kuigi kiirgusoo spektraalse tiheduse põhiühik on W/m, on tihti praktilisem ühik W/nm.[1]

Kiirgustugevus[muuda | muuda lähteteksti]

Kiirgustugevus (ing. k radiant intensity) J_e iseloomustab kiirgavalt kehalt lähtuvat kiirgusvoogu ja on määratud ruumielementi d\Omega sattuva kiirgusvooga.[1]

J_e = \frac{d\Psi_e}{d\Omega}

Seega on kiirgustugevuse dimensioon W/sr. Üldjuhul sõltub kiirgustugevus suunast: J_e = J_e(\theta,\phi) ja kogu kehalt lähtuva kiirgusvoo saab integreerides üle kogu ruuminurga:

\Phi_{e,kogu} = \int_{4\pi} J_e(\theta,\phi)\,d\Omega

Isotroopse kiirguri puhul \Phi_{e,kogu} = 4\, \pi J_e. Kiirgustugevus võib sõltuda ka lainepikkusest. Sel juhul räägitakse kiirgustugevuse spektraalsest tihedusest[1]:

j_{e,\lambda} = \frac{dJ_e(\lambda)}{d\lambda}

Kirkus[muuda | muuda lähteteksti]

Kirkus (ing. k radiance) iseloomustab ruumi- ja mittepunktvalgusallikate kiiratud valgust. Mõõdetakse kiirgusvoogu d\Phi_e antud suunas ruuminurka d\Omega sõltuvana nähtava pinna suurusest d\Sigma\cdot \cos(\theta) :

L_e = \frac{d\Phi_e}{d\Sigma  \cos(\theta) d\Omega}

Kirkuse dimensioon on W/(m²sr). Kui kiirguri pinnalt levib kiirgus igas suunas ühtemoodi (isotroopne kiirgur), siis

d\Psi_e = L_e \cdot d\Sigma \cdot \cos(\theta) \cdot d\Omega

ehk kiirgusvoog sõltub siis ainult nähtava pinna suurusest – sisuliselt ainult kiirguri pinna nurgast. Selliseid valgusallikaid nimetatakse Lamberti kiirguriteks ja neid iseloomustab Lamberti seadus. Sellisteks kiirgusallikateks on näiteks absoluutselt must keha või mattklaasiga lamp.

Kirkusega iseloomustatakse ka passiivseid kiirgureid ehk peegeldajaid.[1]

Kiirgavus[muuda | muuda lähteteksti]

Kiirgavuseks (ing. k radiant excitance) nimetatakse kogu kiirgusvoogu pinnaelemendilt:

M_e = \frac{d\Phi}{d\Sigma}

Kiirgavuse mõõtühik on W/m² (watt ruutmeetrilt). Kiirgavuse spektraalne tihedus:

m_{e,\lambda} = \frac{\,dM_e(\lambda)}{d\lambda}.

Vastavalt Lamberti koosinusseadusele M_e = \,\pi L_e.[1]

Kiiritustihedus[muuda | muuda lähteteksti]

Kiiritustiheduseks (ing. k irradiance) nimetatakse pinnale d\sigma nurga \theta all langevat kiirgusvoogu d\Phi_e:

E_e = \frac{d\Phi_e}{d\sigma} \cos{\theta}.

Kiiritustiheduse dimensioon on W/m² (watt ruutmeetrile). Kiiritustiheduse spektraalne tihedus defineeritakse analoogselt kiirgavuse spektraalse tihedusega.

Isotroopse valgusallika puhul on punktallika kiiritustihedus allikast kaugusel r [1]:

E_e=\frac{d\Phi_e}{d\sigma}=\frac{J_e \cdot d\Omega}{r^2 \cdot d\Omega } = \frac{J_e}{r^2}.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Hans Korge. Radiomeetria. Fotomeetria.. Tartu. (pdf) (eesti)

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Kirjandus[muuda | muuda lähteteksti]

  • Wendlandt, W.W.M., Hecht, H.G. Reflectance Spectroscopy. Wiley, 1966.
  • Nicodemus, F.E., Richmond, J.C., Hsia, J.J., Venable, V.H., Jr., Ginsberg, I.W., Limperis, T. Geometrical Considerations for Reflectance Nomenclature. National Bureau of Standards Report, 1977.
  • Terminology and Units of Radiation Quantities and Measurements. Ed. by E. Raschke. IAMAP, Radiation Commission, Boulder, Col., 1978.
  • Vainikko, G. Kiirguslevi. Matemaatilise füüsika täiendavaid peatükke. Tartu Ülikool, Arvutusmatemaatika kateeder, Tartu, 1990.
  • Kuusk, A. Kiirguslevi. Biogeofüüsika õppetool, Tartu-Tõravere, 1993.
  • Lenoble, J. Atmospheric Radiative Transfer. A. Deepak Publishing, 1993.
  • Veismann, U. Keskkonna kaugsondeerimine. Meetodid ja vahendid. Eesti Merehariduskeskus, TÜ Keskkonnafüüsika Instituut, Tallinn, 1994.
  • DeCusatis, C. (Ed.) Handbook of Applied Photometry. Springer, 1998.
  • Rieke, G. Detection of Light. From the Ultraviolet to the Submillimeter. 2nd edition. Cambridge University Press, 2003.
  • Vardavas, I.M., Taylor, F.W. Radiation and Climate. Oxford University Press, 2007.

Välislingid[muuda | muuda lähteteksti]