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Lexikon der Optik: Strahlungsgrößen

Strahlungsgrößen, strahlungsphysikalische Größen, radiometrische Größen, physikalische Größen zur Beschreibung der von einer Strahlungsquelle ausgesandten elektromagnetischen Strahlung. Die S. dienen zur Kennzeichnung der Strahlungsquelle und des Strahlungsfeldes.

Als Grundgröße für optische Strahlungsmessungen wird häufig die Bestrahlungsstärke (s.u.) gewählt, die sich entweder mittels elektrisch-kalibrierbarer Empfänger oder mittels schwarzer Strahler darstellen und somit auf elektrische Größen bzw. auf die Temperatur zurückführen läßt. Über diese Darstellungsverfahren lassen sich auch die radiometrischen Einheiten definieren und eine radiometrische Skale aufbauen.

Die wichtigsten S. sind:

1) Strahlungsleistung oder Strahlungsfluße, P). Sie ist die in der Zeiteinheit ausgesandte, übertragene oder empfangene Strahlungsenergie. Die Einheit ist das Watt (W). Die entsprechende photometrische Größe ist der Lichtstrom.

2) Strahlungsenergie oder Strahlungsmenge (Qe). Diese Größe ergibt sich als das Integral der Strahlungsleistung über die Zeit

. Die Einheit ist die Wattsekunde (1 Ws=1 J). Die entsprechende photometrische Größe ist die Lichtmenge.

3) Strahlstärke (Ie). Sie beschreibt die Eigenschaften einer Strahlungsquelle. Definiert ist sie als der Quotient aus der Strahlungsleistung dφe, die in einer gegebenen Richtung in ein Raumwinkelelement dΩ1 ausgesandt wird, und dem Raumwinkelelement, Ie=dφe/dΩ1. Die Einheit ist Wsr-1. Die der Strahlstärke entsprechende photometrische Größe ist die Lichtstärke.

4) Strahldichte (Le). Sie ist definiert als der Quotient aus dem ein Flächenelement dA in einer bestimmten Richtung durchsetzenden Strahlungsfluß dφe und dem Produkt aus der Projektion dieses Flächenelements auf eine zur Strahlrichtung senkrechte Ebene und dem durchstrahlten Raumwinkelelement dΩ, Le=d2φe/(dAcosεdΩ). Dabei bezeichnet ε den Winkel, den die Normale des Flächenelements mit der Ausbreitungsrichtung bildet. Das Flächenelement selbst kann der Oberfläche des Strahlers oder einer Fläche im vom Strahlungsfeld erfüllten Raum angehören.

Bezogen auf eine Strahlungsquelle läßt sich die Strahldichte durch die Strahlstärke entsprechend Le=dIe/(dAcosε) ausdrücken und kennzeichnet so die Strahlungsquelle unabhängig von der Größe ihrer strahlenden Fläche. Die Einheit der Strahldichte ist Wm-2sr-1.

Die entsprechende photometrische Größe ist die Leuchtdichte.

5) Bestrahlungsstärke (Ee). Sie ergibt sich als der Quotient aus der Strahlungsleistung dφe, die ein Flächenelement einer Oberfläche empfängt, und der Größe dA2 dieses Elementes, Ee=dφe/dA2. Die Einheit ist Wm-2. Die entsprechende photometrische Größe ist die Beleuchtungsstärke.

6) Spezifische Ausstrahlung (Me). Diese Größe dient zur Charakterisierung einer Strahlungsquelle. Sie ist definiert als der Quotient aus der Strahlungsleistung dφe, die von einem Element der Oberfläche einer Strahlungsquelle emittiert wird, und der Fläche dA1 dieses Elements, Me=dφe/dA1. Die Einheit ist Wm-2.

7) Bestrahlung (He). Die Bestrahlung in einem Punkt einer Oberfläche ist gegeben durch das Integral der Bestrahlungsstärke in dem gegebenen Punkt über die Zeit

.

Zur Beschreibung der spektralen Zusammensetzung der Strahlung werden spektrale S. definiert. Es sind dies die spektralen Dichten der entsprechenden S.

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