SI jednotky | W m −2 sr −1 |
---|---|
Dimenze | M · T -3 |
SI základna | kg ⋅ s −3 ⋅ sr −1 |
Příroda | Intenzivní úhlové rozdělení |
Obvyklý symbol | |
Odkaz na jiné velikosti | = |
Energický jasu nebo záření (v angličtině záření ), je síla na jednotku plochy radiačního procházení nebo emitované v bodě na povrchu, a v daném směru na jednotku úhlu . Toto je základní funkce radiační domény, všechny ostatní veličiny jsou odvozeny.
Energetická svítivost je radiometrická veličina, jejíž ekvivalent ve fotometrii je svítivost .
Jedná se o úhlové rozdělení obecně závislé na poloze v prostoru a čase. Podle definice distribuce se jedná o skalární veličinu. Lze jej vidět jako distribuci spojenou s časovým průměrem Poyntingova vektoru .
Jas nejprve popisuje šíření fotonů . Používá se také pro neutrina v astrofyzice , neutrony v neutronice a elektrony , protony nebo určité ionty v lékařské fyzice .
Energický svítivost označuje způsob, ve kterém je světlo vyzařované daným povrchem (v odrazu, přenos nebo difúze), bude vidět optického systému, jehož cílem tohoto povrchu z kteréhokoliv úhlu. V této konfiguraci je relevantním plným úhlem úhel , při kterém je vstupní zornice optického systému viděna z emitujícího povrchu . Lidské oko samo o sobě je optický systém, energetická svítivost (energetická verze jejího alter ega ve fotometrii svítivost ) je dobrým indikátorem toho, co daný objekt bude vypadat jako světelný.
V ideálním optickém systému (bez difúze nebo absorpce) je energetická svítivost dělená druhou mocninou indexu lomu neměnnou fyzikální veličinou: je to produkt geometrického rozsahu světelného paprsku energií, která je do něj vstřikována. . To znamená, že pro takový optický systém je výstupní záření stejné jako na vstupu; což je někdy popsáno výrazem „zachování radiance“. Proto, pokud je například obraz zvětšen pomocí systému přiblížení , bude světelná síla scény zředěna na větší plochu, ale jas bodu takto vytvořeného obrazu bude rozdělen na proporce. U skutečného optického systému naopak může zář klesat pouze kvůli rozptylu a nedokonalostem systému.
Referenční práce v angličtině používají výraz intenzita nebo radiační intenzita pro jas a tepelný tok , radiační tepelný tok nebo emisní výkon pro výstup.
Výsledek ukazuje bibliografické prohledávání obsahu názvu nebo klíčových slov v obchodních časopisech, jako je Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer (JQSRT), Journal of the Optical Society of America (JOSA A and B) or Optics Express . :
JQSRT | JOSA A | JOSA B | Optika Express | |
intenzita | 1862 | 1691 | 2457 | 5682 |
záře | 274 | 94 | 2 | 116 |
výjezd | 0 | 1 | 1 | 2 |
Vidíme, že standard je dodržován jen zřídka. Důsledkem použití intenzity pro jas je to, že pojem intenzita záření pro energetickou intenzitu I e se nikdy nepoužívá. To svědčí o nízkém zájmu o toto množství.
Ve francouzských pracích je termín luminance obecně respektován v oblasti inženýrství, ale slovo intenzita je stále široce používáno v oblasti fyziky. Energetické adjektivum je ve všech případech vynecháno: když se jedná o radiometrický předmět, není užitečné si pamatovat, že nejsme ve fotometrické doméně.
Někdy najdeme jas zapsaný ve formě vektoru zarovnaného ve směru emise . Toto množství je ve skutečnosti .
Výše uvedená svítivost odpovídá hustotě úhlového toku pro celé elektromagnetické spektrum . Stejným způsobem můžeme definovat spektrální (nebo spektrální) jas , což je rozdělení jasu vzhledem k elektromagnetickému spektru.
Hodnota spektrálního jasu se vypočítá omezením jasu na elementární interval dp, kde p je libovolná proměnná charakterizující spektrální polohu: vlnová délka λ, vlnové číslo λ -1 , frekvence ν = cλ -1 , energie hν, snížená energie hν / (m e c 2 ) atd. Volba p je libovolná: množství L e (p) dp je nezávislé na provedené volbě, protože odráží energii v tomto spektrálním intervalu. Na druhé straně na ní závisí číselná hodnota L e a její jednotky.
Jas souvisí s energetickou intenzitou podle vztahu
Kde θ je úhel mezi normálou emitující elementární povrchové plochy elementární d S a ve směru uvažovaného a d I e elementární energetickou náročnost tohoto povrchu.
Pokud je jas isotropní, mění se elementární intenzita jako cos θ: je ortotropní pro revoluci (zkrátka „revoluce“). Toto je „ Lambertův kosinový zákon “.
Vyzařovaný elementární výkon d P je tedy:
Použijeme-li sférické souřadnice s osou z kolmou k plošnému prvku, je úhel colatitude (nebo zenit). Říkáme azimutální úhel (nebo zeměpisná délka). Tak
Exitance představuje tok energie na jednotku plochy emitovaného elementární plochy ve všech směrech:
Pokud je jas isotropní, je zapsán výstup :
s μ = cos θ . Energie, která se také přerozděluje v celém prostoru, není transportu této: tok je nulový.
Všimněte si, že tento integrál je redukován na poloprostor, když se jedná o neprůhledný fyzický povrch nebo když nás zajímá okrajová podmínka (tok vstupující nebo opouštějící objem elementárního prostoru). Pak v případě izotropního rozdělení získáme Lambertův zákon
Poznámka
V různých pracích najdeme následující výrazy
První výraz je nesprávný: a jsou skaláry, zatímco je distribuce.
Druhý výraz naznačuje, že derivace s ohledem na umožňuje vrátit se k jasu. Taková operace je nemožná, výstup je nezávislý na .
Energetická svítivost (spektrální nebo ne) je základní proměnnou pro problémy přenosu záření v jakémkoli médiu: řídí se kinetickou rovnicí zvanou Boltzmannova rovnice analogicky s kinetickou teorií plynů . Řešení této rovnice ztěžuje rozměrnost problému: jas je obecně funkcí sedmi proměnných (tři prostoru, jedna času, dvě úhlu, jedna spektra).
Svítivost hraje ve fyzice zvláštní roli, jedná se o svítivost černého tělesa . Je izotropní a jeho spektrální distribuce je dána Planckovým zákonem .
Radiační přenos je primárně určen pro absorpční, difuzní nebo emisní média kvalifikovaná jako „participativní“. V případech, kdy se šíření provádí bez těchto objemových jevů, je člověk v oblasti geometrické optiky, kde je možné analyticky popsat určité stacionární jevy šíření, přičemž problém závisí pouze na proměnných prostoru.
Když je médium homogenní, víme, jak řešit geometrické problémy spojené s šířením, což vede k představám o rozsahu paprsku nebo tvarovém faktoru . Problém je složitější v nehomogenním prostředí, kde je nutné vyřešit eikonální rovnici, abychom poznali trajektorii paprsku.
Problémy, které je třeba vyřešit, jsou nejčastěji omezeny neprůhlednými povrchy, které je třeba charakterizovat. Týká se emise a absorpce , odrazu , jednoduchého nebo definovaného obousměrnou odrazivostí .
V případě rozhraní mezi dvěma médii s různými indexy musí být Fresnelov zákon zobecněn na jas.