Облучённость (фотометрия)

Облучённость
[math]\displaystyle{ E_e }[/math]
Размерность	M·T-3
Единицы измерения
СИ	Вт·м-2
СГС	эрг·см-2·с-1
Примечания
энергетическая фотометрическая величина

Облучённость [math]\displaystyle{ E_e }[/math] — физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин. Характеризует поверхностную плотность мощности излучения, падающего на поверхность. Количественно равна отношению потока излучения [math]\displaystyle{ d\Phi_e }[/math], падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка [math]\displaystyle{ dS }[/math]:

[math]\displaystyle{ E_e=\frac{d\Phi_e}{dS}. }[/math]

Численно облучённость равна модулю составляющей вектора Пойнтинга, перпендикулярной поверхности, усредненной за время, существенно превосходящее период электромагнитных колебаний.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): Вт·м⁻².

Если поверхность освещается точечным источником, то для её облучённости выполняется:

[math]\displaystyle{ E_e=\frac{I_e}{r^2}\cos\theta, }[/math]

где [math]\displaystyle{ I_e }[/math] — сила излучения источника в направлении интересующей точки поверхности, [math]\displaystyle{ r }[/math] — расстояние между этой точкой и источником, а [math]\displaystyle{ \theta }[/math] — угол, который нормаль к поверхности образует с направлением на источник.

Другое, используемое в литературе, но не предусмотренное ГОСТом наименование облучённости, — энергетическая освещённость.

Спектральная плотность облучённости

Спектры облучённости, создаваемой солнечным излучением над атмосферой Земли и на уровне моря.

Спектральная плотность облучённости [math]\displaystyle{ E_{e,\lambda} }[/math] — отношение величины облученности [math]\displaystyle{ dE_e, }[/math] приходящейся на малый спектральный интервал [math]\displaystyle{ d\lambda, }[/math] к ширине этого интервала:

[math]\displaystyle{ E_{e,\lambda}(\lambda)=\frac{dE_e}{d\lambda}. }[/math]

Единицей измерения [math]\displaystyle{ E_{e,\lambda} }[/math] в системе СИ является Вт·м⁻³. Поскольку длины волн принято измерять в нанометрах, то на практике используется Вт·м⁻²·нм⁻¹.

Зависимость спектральной плотности облучённости от длины волны излучения называют спектром облучённости. На рисунке представлены спектры облучённости, создаваемой солнечным излучением за пределами земной атмосферы и на уровне моря. Там же для сравнения приведен спектр излучения абсолютно черного тела нагретого до температуры 5250 °С (~ 5525 К). Видно, что облучённость на поверхности Земли заметно ниже, чем в космосе, из-за поглощения излучения газами, составляющими атмосферу.

Световой аналог

В системе световых фотометрических величин аналогом облучённости является освещённость [math]\displaystyle{ E_v }[/math]. По отношению к облучённости освещённость является редуцированной фотометрической величиной, получаемой с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения [math]\displaystyle{ V(\lambda) }[/math]:

[math]\displaystyle{ E_v=K_m \cdot \int\limits_{380~nm}^{780~nm}E_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda, }[/math]

где [math]\displaystyle{ K_m }[/math] — максимальная световая эффективность излучения, равная в системе СИ 683 лм/Вт. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Энергетические фотометрические величины СИ

Сведения о других основных энергетических фотометрических величинах приведены в таблице. Обозначения величин даны по ГОСТ 26148—84.

Энергетические фотометрические величины СИ

Наименование (синоним)	Обозначения	Определение	Единица в СИ	Световой аналог
Энергия излучения (лучистая энергия)	[math]\displaystyle{ Q_e }[/math] или [math]\displaystyle{ W }[/math]	Энергия, переносимая излучением	Дж	Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)	[math]\displaystyle{ \Phi }[/math]e или [math]\displaystyle{ P }[/math]	[math]\displaystyle{ \Phi_e=\frac{dQ_e}{dt} }[/math]	Вт	Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)	[math]\displaystyle{ I_e }[/math]	[math]\displaystyle{ I_e=\frac{d\Phi_e}{d\Omega} }[/math]	Вт·ср−1	Сила света
Объёмная плотность энергии излучения	[math]\displaystyle{ U_e }[/math]	[math]\displaystyle{ U_e=\frac{dQ_e}{dV} }[/math]	Дж·м−3	Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая светимость	[math]\displaystyle{ M_e }[/math]	[math]\displaystyle{ M_e=\frac{d\Phi_e}{dS_1} }[/math]	Вт·м−2	Светимость
Энергетическая яркость	[math]\displaystyle{ L_e }[/math]	[math]\displaystyle{ L_e=\frac{d^2\Phi_e}{d\Omega\,dS_1\,\cos\varepsilon} }[/math]	Вт·м−2·ср−1	Яркость
Интегральная энергетическая яркость	[math]\displaystyle{ \Lambda_e }[/math]	[math]\displaystyle{ \Lambda_e=\int_0^t L_e(t') dt' }[/math]	Дж·м−2·ср−1	Интегральная яркость
Энергетическая экспозиция	[math]\displaystyle{ H_e }[/math]	[math]\displaystyle{ H_e=\frac{dQ_e}{dS_2} }[/math]	Дж·м−2	Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения	[math]\displaystyle{ Q_{e,\lambda} }[/math]	[math]\displaystyle{ Q_{e,\lambda}=\frac{dQ_e}{d\lambda} }[/math]	Дж·м−1	Спектральная плотность световой энергии

Здесь [math]\displaystyle{ dS_1 }[/math] — площадь элемента поверхности источника, [math]\displaystyle{ dS_2 }[/math] — площадь элемента поверхности приёмника, [math]\displaystyle{ \varepsilon }[/math] — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.