En radiometría , la exitance radiante o emitancia radiante es el flujo radiante emitido por una superficie por unidad de área, mientras que la exitance espectral o emitancia espectral es la exitance radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda , según si el espectro se toma en función de frecuencia o longitud de onda. Este es el componente emitido de la radiosidad . La unidad SI de salida radiante es el vatio por metro cuadrado ( W / m 2), mientras que la salida espectral en frecuencia es el vatio por metro cuadrado por hertz (W · m −2 · Hz −1 ) y la de la salida espectral en longitud de onda es el vatio por metro cuadrado por metro (W · m −3 ) —Comúnmente el vatio por metro cuadrado por nanómetro ( W · m −2 · nm −1 ). La unidad CGS erg por centímetro cuadrado por segundo ( erg · cm −2 · s −1 ) se usa a menudo en astronomía . La salida radiante a menudo se denomina "intensidad" en ramas de la física distintas de la radiometría, pero en radiometría este uso conduce a la confusión con la intensidad radiante .
Definiciones matemáticas
Exitance radiante
Exitance radiante de una superficie , denotado M e ("e" para "energético", para evitar confusión con cantidades fotométricas ), se define como [1]
dónde
- ∂ es el símbolo de derivada parcial ;
- Φ e es el flujo radiante emitido ;
- A es el área.
Si queremos hablar del flujo radiante que recibe una superficie, hablamos de irradiancia .
La salida radiante de una superficie negra , según la ley de Stefan-Boltzmann , es igual a:
dónde
- σ es la constante de Stefan-Boltzmann ;
- T es la temperatura de esa superficie,
entonces, para una superficie real, la salida radiante es igual a:
donde ε es la emisividad de esa superficie.
Exitancia espectral
Exitancia espectral en frecuencia de una superficie , denotado M e, ν , se define como [1]
donde ν es la frecuencia.
Exitancia espectral en longitud de onda de una superficie , denotado M e, λ , se define como [1]
donde λ es la longitud de onda.
La salida espectral de una superficie negra alrededor de una determinada frecuencia o longitud de onda, de acuerdo con la ley del coseno de Lambert y la ley de Planck , es igual a:
dónde
- h es la constante de Planck ;
- ν es la frecuencia;
- λ es la longitud de onda;
- k es la constante de Boltzmann ;
- c es la velocidad de la luz en el medio;
- T es la temperatura de esa superficie,
entonces, para una superficie real, la exitancia espectral es igual a:
Unidades de radiometría SI
Cantidad | Unidad | Dimensión | Notas | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nombre | Símbolo [nb 1] | Nombre | Símbolo | Símbolo | ||||
Energía radiante | Q e [nb 2] | joule | J | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Energía de radiación electromagnética. | |||
Densidad de energía radiante | w correo | julio por metro cúbico | J / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | Energía radiante por unidad de volumen. | |||
Flujo radiante | Φ e [nb 2] | vatio | W = J / s | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida, por unidad de tiempo. A esto a veces también se le llama "energía radiante". | |||
Flujo espectral | Φ e, ν [nb 3] | vatios por hercio | W / Hz | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Flujo radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅nm −1 . | |||
Φ e, λ [nb 4] | vatio por metro | W / m | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Intensidad radiante | Yo e, Ω [nb 5] | vatio por estereorradián | W / sr | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido, por unidad de ángulo sólido. Esta es una cantidad direccional . | |||
Intensidad espectral | Yo e, Ω, ν [nb 3] | vatios por estereorradián por hertz | W⋅sr −1 ⋅Hz −1 | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Intensidad radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr −1 ⋅nm −1 . Esta es una cantidad direccional . | |||
Yo e, Ω, λ [nb 4] | vatio por estereorradián por metro | W⋅sr −1 ⋅m −1 | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Resplandor | L e, Ω [nb 5] | vatio por estereorradián por metro cuadrado | W⋅sr −1 ⋅m −2 | M ⋅ T −3 | Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido por una superficie , por unidad de ángulo sólido por unidad de área proyectada. Esta es una cantidad direccional . A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad". | |||
Radiación espectral | L e, Ω, ν [nb 3] | vatios por estereorradián por metro cuadrado por hertz | W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Radiación de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 . Esta es una cantidad direccional . A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral". | |||
L e, Ω, λ [nb 4] | vatio por estereorradián por metro cuadrado, por metro | W⋅sr −1 ⋅m −3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Densidad de flujo de irradiancia | E e [nb 2] | vatio por metro cuadrado | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Flujo radiante recibido por una superficie por unidad de área. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad". | |||
Irradiancia espectral Densidad de flujo espectral | E e, ν [nb 3] | vatio por metro cuadrado por hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Irradiancia de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral". Las unidades de densidad de flujo espectral no pertenecientes al SI incluyen jansky (1 Jy = 10 −26 W⋅m −2 ⋅Hz −1 ) y la unidad de flujo solar (1 sfu = 10 −22 W⋅m −2 ⋅Hz −1 = 10 4 Jy). | |||
E e, λ [nb 4] | vatio por metro cuadrado, por metro | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Radiosidad | J e [nb 2] | vatio por metro cuadrado | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Flujo radiante que sale (emitido, reflejado y transmitido por) una superficie por unidad de área. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad". | |||
Radiosidad espectral | J e, ν [nb 3] | vatio por metro cuadrado por hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Radiosidad de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m −2 ⋅nm −1 . A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral". | |||
J e, λ [nb 4] | vatio por metro cuadrado, por metro | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Exitance radiante | M e [nb 2] | vatio por metro cuadrado | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Flujo radiante emitido por una superficie por unidad de área. Este es el componente emitido de la radiosidad. "Emitancia radiante" es un término antiguo para esta cantidad. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad". | |||
Exitancia espectral | M e, ν [nb 3] | vatio por metro cuadrado por hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Exitancia radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m −2 ⋅nm −1 . "Emitancia espectral" es un término antiguo para esta cantidad. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral". | |||
M e, λ [nb 4] | vatio por metro cuadrado, por metro | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Exposición radiante | H e | julio por metro cuadrado | J / m 2 | M ⋅ T −2 | Energía radiante recibida por una superficie por unidad de área, o equivalentemente irradiancia de una superficie integrada en el tiempo de irradiación. A esto a veces también se le llama "fluencia radiante". | |||
Exposición espectral | H e, ν [nb 3] | julio por metro cuadrado por hertz | J⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −1 | Exposición radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en J⋅m −2 ⋅nm −1 . A esto a veces también se le llama "fluencia espectral". | |||
Él , λ [nb 4] | julio por metro cuadrado, por metro | J / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | |||||
Emisividad hemisférica | ε | N / A | 1 | Exitancia radiante de una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie. | ||||
Emisividad hemisférica espectral | ε ν o ε λ | N / A | 1 | Exitancia espectral de una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie. | ||||
Emisividad direccional | ε Ω | N / A | 1 | Radiancia emitida por una superficie , dividida por la emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie. | ||||
Emisividad direccional espectral | ε Ω, ν o ε Ω, λ | N / A | 1 | Radiación espectral emitida por una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie. | ||||
Absortancia hemisférica | A | N / A | 1 | Flujo radiante absorbido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia ". | ||||
Absortancia hemisférica espectral | A ν o A λ | N / A | 1 | Flujo espectral absorbido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia espectral ". | ||||
Absortancia direccional | A Ω | N / A | 1 | Resplandor absorbido por una superficie , dividido por el resplandor que incide sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia ". | ||||
Absortancia direccional espectral | A Ω, ν o A Ω, λ | N / A | 1 | Radiación espectral absorbida por una superficie , dividida por la radiación espectral incidente sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia espectral ". | ||||
Reflectancia hemisférica | R | N / A | 1 | Flujo radiante reflejado por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. | ||||
Reflectancia hemisférica espectral | R ν o R λ | N / A | 1 | Flujo espectral reflejado por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. | ||||
Reflectancia direccional | R Ω | N / A | 1 | Radiación reflejada por una superficie , dividida por la que recibe esa superficie. | ||||
Reflectancia direccional espectral | R Ω, ν o R Ω, λ | N / A | 1 | Radiación espectral reflejada por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie. | ||||
Transmitancia hemisférica | T | N / A | 1 | Flujo radiante transmitido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. | ||||
Transmitancia hemisférica espectral | T ν o T λ | N / A | 1 | Flujo espectral transmitido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. | ||||
Transmitancia direccional | T Ω | N / A | 1 | Radiancia transmitida por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie. | ||||
Transmitancia direccional espectral | T Ω, ν o T Ω, λ | N / A | 1 | Radiación espectral transmitida por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie. | ||||
Coeficiente de atenuación hemisférico | μ | metro recíproco | m −1 | L −1 | Flujo radiante absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen. | |||
Coeficiente de atenuación hemisférica espectral | μ ν o μ λ | metro recíproco | m −1 | L −1 | Flujo radiante espectral absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen. | |||
Coeficiente de atenuación direccional | μ Ω | metro recíproco | m −1 | L −1 | Resplandor absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen. | |||
Coeficiente de atenuación direccional espectral | μ Ω, ν o μ Ω, λ | metro recíproco | m −1 | L −1 | Radiación espectral absorbida y dispersada por un volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen. | |||
Ver también: SI · Radiometría · Fotometría |
- ^ Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades radiométricasse denoten con el sufijo "e" (de "energético") para evitar confusiones concantidadesfotométricas o de fotones .
- ^ a b c d e Símbolos alternativos que a veces se ven: W o E para energía radiante, P o F para flujo radiante, I para irradiancia, W para salida radiante.
- ^ a b c d e f g Las cantidades espectrales dadas por unidad de frecuencia se indican con el sufijo " ν " (griego), que no debe confundirse con el sufijo "v" (para "visual") que indica una cantidad fotométrica.
- ^ a b c d e f g Las cantidades espectrales dadas por unidad de longitud de onda se indican con el sufijo " λ " (griego).
- ^ a b Las cantidades direccionales se indican con el sufijo " Ω " (griego).
Ver también
- Radiosidad
Referencias
- ^ a b c "Aislamiento térmico - Transferencia de calor por radiación - Cantidades físicas y definiciones" . ISO 9288: 1989 . Catálogo ISO . 1989 . Consultado el 15 de marzo de 2015 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )