Облучённость (фотометрия)

Шаблон:Физическая величина Облучённость $E_e$ — физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин. Характеризует поверхностную плотность мощности излучения, падающего на поверхность. Количественно равна отношению потока излучения $d{\mathrm{\Phi }}_e$, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка $dS$:

$E_e=\frac{d{\mathrm{\Phi }}_e}{dS}.$

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:

$E_e=\frac{I_e}{r^2}\cos \theta ,$

где $I_e$ — сила излучения источника в направлении интересующей точки поверхности, $r$ — расстояние между этой точкой и источником, а $\theta$ — 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 $E_{e,\lambda }$ — отношение величины облученности $d{E}_e,$ приходящейся на малый спектральный интервал $d\lambda ,$ к ширине этого интервала:

$E_{e,\lambda }(\lambda )=\frac{d{E}_e}{d\lambda }.$

Единицей измерения $E_{e,\lambda }$ 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 $E_v$. По отношению к облучённости освещённость является редуцированной фотометрической величиной, получаемой с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения $V(\lambda )$:

$E_v=K_m\cdot \underset{380nm}{\overset{780nm}{\int }}{E}_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,$

где $K_m$ — 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)	$Q_e$ или $W$	Энергия, переносимая излучением	Дж	Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)	$\mathrm{\Phi }$e или $P$	${\mathrm{\Phi }}_e=\frac{d{Q}_e}{dt}$	Вт	Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)	$I_e$	$I_e=\frac{d{\mathrm{\Phi }}_e}{d\mathrm{\Omega }}$	Вт·ср−1	Сила света
Объёмная плотность энергии излучения	$U_e$	$U_e=\frac{d{Q}_e}{dV}$	Дж·м−3	Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая светимость	$M_e$	$M_e=\frac{d{\mathrm{\Phi }}_e}{d{S}_1}$	Вт·м−2	Светимость
Энергетическая яркость	$L_e$	$L_e=\frac{d^2{\mathrm{\Phi }}_e}{d\mathrm{\Omega }d{S}_1\cos \epsilon }$	Вт·м−2·ср−1	Яркость
Интегральная энергетическая яркость	${\mathrm{\Lambda }}_e$	${\mathrm{\Lambda }}_e=\underset{0}{\overset{t}{\int }}{L}_e(t^{\prime })d{t}^{\prime }$	Дж·м−2·ср−1	Интегральная яркость
Энергетическая экспозиция	$H_e$	$H_e=\frac{d{Q}_e}{d{S}_2}$	Дж·м−2	Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения	$Q_{e,\lambda }$	$Q_{e,\lambda }=\frac{d{Q}_e}{d\lambda }$	Дж·м−1	Спектральная плотность световой энергии

Здесь $d{S}_1$ — площадь элемента поверхности источника, $d{S}_2$ — площадь элемента поверхности приёмника, $\epsilon$ — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.