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輻照度

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光學裏,輻照度irradiance)是電磁輻射入射於曲面的功率每單位面積。輻射出射度radiant emittanceradiant exitance)是從曲面輻射出的功率每單位面積。採用國際單位制,這些物理量的單位為瓦特每平方公尺(W/m2),採用CGS單位制,這些物理量的單位為爾格每平方公分每秒(erg·cm−2·s−1,常用於天文學),這些物理量常被稱為強度,但這用法會與輻射強度radiant intensity)引起混淆。輻射強度的單位不同。

輻照度表示各種頻率輻射的總量。物理學者時常也會分開檢驗輻射頻譜的每一單獨頻率。假設對於入射於曲面的輻射做這動作,則稱這輻射為光譜輻照度spectral irradiance),國際單位制的單位為W/m2

假設一個點光源均勻地朝著所有方向傳播光波,則輻照度按照平方反比定律遞減。

技術性細節[编辑]

傳播於物質的單色光,其輻照度為 [1]

I =\frac{\epsilon}{2} |E|^2

其中,I 是輻照度,\epsilon電容率E 是電場的複振幅

輻照度也是坡印廷向量垂直於曲面的分量的時間平均值。

太陽能[编辑]

日射量太陽照射而造成的輻照度。地面上的一塊水平平面所接受到的總輻照度等於「直接輻照度」 E_{direct} 與「漫輻照度」 E_{diffuse} 的代數和。對於傾斜平面,還必需添加「反射輻照度」 E_{reflect} ,即從地面反射出的輻照度。平均反射輻照度大約為總輻照度的 20% 。總結,總輻照度 E_{total}[2]

E_{total}=E_{direct}+E_{diffuse}+E_{reflect}

在一段時間間隔內,日射量對於時間的積分是日射積solar irradiation),測量單位為J/m2[2]

參見[编辑]

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國際單位制的輻射量單位
物理量 符号 國際單位制 單位符號 注释
輻射出射度(Radiant exitance) Me 瓦特每平方 W·m−2 表面出射的辐射通量
辐射度(Radiosity) Je or J 瓦特每平方 W⋅m−2 表面出射及反射的辐射通量总和
輻射率(Radiance) Le 瓦特球面度每平方 W·sr−1·m−2 每單位立體角每單位投射表面的辐射通量
輻射能量(Radiant energy) Qe 焦耳 J 能量
辐射能量密度(Radiant energy density) ωe 焦耳每米3 J⋅m−3
辐射强度(Radiant intensity) Ie 瓦特球面度 W·sr−1 每單位立體角的辐射通量。
辐射曝光量(Radiant exposure) He 焦耳每平方米 J⋅m−2
辐射通量(Radiant flux) Φe 瓦特 W 每單位時間的辐射能量,亦作「辐射功率」。
輻照度(Irradiance) Ee 瓦特每平方 W·m−2 入射表面的辐射通量。
光譜辐射出射度(Spectral radiant emittance) M

M
瓦特每米3

瓦特每平方米每赫兹

W⋅m−3
or
W⋅m−2⋅Hz−1
表面出射的辐射通量的波长或频率的分布
光譜輻射率(Spectral radiance) L

L

瓦特球面度3

瓦特球面度每平方赫兹

W⋅sr−1m−3

W⋅sr−1⋅m−2Hz−1
常用W⋅sr−1⋅m−2⋅nm−1
光譜輻照度(Spectral irradiance) Eλ

Eν
瓦特每立方
瓦特每平方赫茲
W·m−3

W·m−2·Hz−1
通常測量單位為 W·m−2·nm−1
光譜功率(Spectral power) Φ 瓦特 W⋅m−1 辐射通量的波长分布
光谱强度(Spectral intensity) I 瓦特球面度 W⋅sr−1⋅m−1 辐射强度的波长分布

參考文獻[编辑]

  1. ^ Griffiths, David J. Introduction to electrodynamics 3. ed., reprint. with corr. Upper Saddle River, NJ [u.a.]: Prentice-Hall. 1999. ISBN 0-13-805326-X. 
  2. ^ 2.0 2.1 Quaschning, Volker. Technology fundamentals—The sun as an energy resource. Renewable Energy World. 2003, 6 (5): 90–93.