Енергія випромінювання (оптика)

Ене́ргія випромі́нювання — фізична величина, одна з основних енергетичних фотометричних величин. Являє собою енергію, що переноситься оптичним випромінюванням^[1]. Служить основою для інших енергетичних фотометричних величин.

Фізична величина
Назва		Енергія випромінювання
Позначення величини		${\displaystyle Q_{e},W}$
Позначення для розмірності		M.L2T-2
Системи величин і одиниць	Одиниця		Розмірність
SI	{{{SI}}}		{{{SI-розмірність}}}
СГС	ерг
Див. також: Енергетична фотометрична величина

Одиницею вимірювання в Міжнародній системі одиниць (SI) є джоуль (Дж), у системі СГС — ерг (ерг).

Як буквене позначення використовується^[1][2] ${\displaystyle Q_{e}}$ або ${\displaystyle W}$.

В системі світлових величин аналогом енергії випромінювання є світлова енергія ${\displaystyle Q_{v}}$.

Спектральна густина енергії випромінювання

Якщо випромінювання немонохроматичне, то в багатьох випадках виявляється корисним використовувати таку величину, як спектральна густина енергії випромінювання. Спектральна густина енергії випромінювання являє собою енергію випромінювання, що припадає на малий одиничний інтервал спектра^[2]. Точки спектра при цьому можуть задаватися їх довжинами хвиль, частотами, енергіями квантів випромінювання, хвильовими числами або будь-яким іншим способом. Якщо змінною, що визначає положення точок спектра, є деяка величина ${\displaystyle x}$, то відповідна їй спектральна густина енергії випромінювання позначається ${\displaystyle Q_{e,x}(x)}$ і визначається як відношення величини ${\displaystyle dQ_{e}(x),}$ що припадає на малий спектральний інтервал, розміщений між ${\displaystyle x}$ і ${\displaystyle x+dx,}$ до ширини цього інтервалу:

${\displaystyle Q_{e,x}(x)={\frac {dQ_{e}(x)}{dx}}.}$

Відповідно, в разі використання довжин хвиль, для спектральної густини енергії випромінювання буде виконуватися:

${\displaystyle Q_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dQ_{e}(\lambda )}{d\lambda }},}$

а за використання частоти —

${\displaystyle Q_{e,\nu }(\nu )={\frac {dQ_{e}(\nu )}{d\nu }}.}$

Слід мати на увазі, що значення спектральної густини енергії випромінювання в одній і тій самій точці спектра, одержувані за використання різних спектральних координат, не збігаються. Тобто, наприклад, ${\displaystyle Q_{e,\nu }(\nu )\neq Q_{e,\lambda }(\lambda ).}$ Неважко показати, що, з урахуванням

${\displaystyle Q_{e,\nu }(\nu )={\frac {dQ_{e}(\nu )}{d\nu }}={\frac {d\lambda }{d\nu }}{\frac {dQ_{e}(\lambda )}{d\lambda }}}$ і ${\displaystyle \lambda ={\frac {c}{\nu }}}$,

правильне співвідношення набуває вигляду:

${\displaystyle Q_{e,\nu }(\nu )={\frac {\lambda ^{2}}{c}}Q_{e,\lambda }(\lambda ).}$

Світловий аналог

В системі світлових фотометричних величин аналогом енергії випромінювання є світлова енергія ${\displaystyle Q_{v}}$. Відносно енергії випромінювання світлова енергія є зредукованою фотометричною величиною, одержуваною з використанням значень відносної спектральної світлової ефективності монохроматичного випромінювання для денного зору ${\displaystyle V(\lambda )}$^[3]:

${\displaystyle Q_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}Q_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}$

де ${\displaystyle K_{m}}$ — максимальна світлова ефективність випромінювання^[4], рівна в системі SI 683 лм/Вт^[5][6]. Її числове значення випливає безпосередньо з визначення кандели.

Див. також

• Енергетична фотометрична величина

Примітки

1. ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин. Архів оригіналу за 30 листопада 2021. Процитовано 25 жовтня 2020.
2. ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 16 березня 2020. Процитовано 28 листопада 2020.
3. ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 4 жовтня 2013. Процитовано 12 червня 2012.
4. В літературі також використовується термін «фотометричний еквівалент випромінювання».
5. Число 683 лм/Вт є наближеним значенням ${\displaystyle K_{m}}$, точніше значення — 683,002 лм/Вт. Подробиці наведено в статті Кандела.
6. Наказ Міністерства економічного розвитку та торгівлі України від 25.08.2015 № 914. [Архівовано 26 липня 2018 у Wayback Machine.] Про затвердження визначень основних одиниць SI, назв та визначень похідних одиниць SI, десяткових кратних і частинних від одиниць SI, дозволених позасистемних одиниць, а також їх позначень та Правил застосування одиниць вимірювання і написання назв та позначень одиниць вимірювання і символів величин.- с.2.