Flujo radiante

Este artículo necesita citas adicionales para su verificación . Por favor, ayuda a mejorar este artículo mediante la adición de citas de fuentes confiables . El material no obtenido puede ser cuestionado y eliminado.
Encuentre fuentes: "Radiant flux" - noticias · periódicos · libros · académico · JSTOR ( diciembre de 2009 ) ( Aprenda cómo y cuándo eliminar este mensaje de plantilla )

En radiometría , el flujo radiante o potencia radiante es la energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida, por unidad de tiempo, y el flujo espectral o potencia espectral es el flujo radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda , según se tome el espectro en función. de frecuencia o de longitud de onda. La unidad SI de flujo radiante es el vatio (W), es decir, el joule por segundo ( J / s ) en unidades básicas del SI, mientras que la del flujo espectral en frecuencia es el vatio por hercio (W / Hz ) y el del flujo espectral en longitud de onda es el vatio por metro ( W / m ), comúnmente el vatio por nanómetro ( W / nm ).

Definiciones matemáticas

Flujo radiante

El flujo radiante , denotado Φ _e ("e" para "energético", para evitar confusión con cantidades fotométricas ), se define como ^[1]

\Phi _{\mathrm {e} }={\frac {\partial Q_{\mathrm {e} }}{\partial t}},

donde

∂ es el símbolo de derivada parcial ;
Q _e es la energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida;
t es el tiempo.

Flujo espectral

El flujo espectral en frecuencia , denotado Φ _{e, ν} , se define como ^[1]

\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},

donde ν es la frecuencia.

El flujo espectral en longitud de onda , denotado Φ _{e, λ} , se define como ^[1]

\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},

donde λ es la longitud de onda.

Relación con el vector de Poynting

Se puede demostrar que el flujo radiante de una superficie es el flujo del vector de Poynting a través de esta superficie, de ahí el nombre "flujo radiante":

\Phi _{\mathrm {e} }=\oint _{\Sigma }\mathbf {S} \cdot \mathbf {\hat {n}} \,\mathrm {d} A=\oint _{\Sigma }|\mathbf {S} |\cos \alpha \,\mathrm {d} A,

donde

Σ es la superficie;
S es el vector de Poynting;
n es un vector normal unitario a esa superficie;
A es el área de esa superficie;
α es el ángulo entre n y S .

Pero en su lugar se usa el promedio de tiempo de la norma del vector de Poynting, porque en radiometría es la única cantidad que los detectores de radiación pueden medir:

\Phi _{\mathrm {e} }=\oint _{\Sigma }\langle |\mathbf {S} |\rangle \cos \alpha \,\mathrm {d} A,

donde <•> es el tiempo promedio.

Unidades de radiometría SI

Unidades de radiometría SI
v
t
mi
Cantidad		Unidad		Dimensión	Notas
Nombre	Símbolo ^{[nb 1]}	Nombre	Símbolo	Símbolo	Notas
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 .
Flujo espectral	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 .
Intensidad espectral	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 . Esto a veces también se llama de forma confusa "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".
Radiación 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. Esto a veces también se llama de forma confusa "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).
Irradiancia espectral Densidad de flujo espectral	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. Esto a veces también se llama de forma confusa "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".
Radiosidad 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. Esto a veces también se llama de forma confusa "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".
Exitancia 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 . Esto a veces también se denomina "fluencia espectral".
Exposición 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

Flujo luminoso
Flujo de calor
Poder (física)
Radiosidad (transferencia de calor)

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 .

Otras lecturas

Boyd, Robert (1983). Radiometría y Detección de Radiación Óptica (Serie Óptica Pura y Aplicada) . Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-86188-1.

[note-suffix-e-2] Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades radiométricasse denoten con el sufijo "e" (de "energético") para evitar confusiones concantidadesfotométricas o de fotones .

[note-alternative-symbol-radiometric-3] 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.

[note-suffix-nu-4] 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.

[note-suffix-lambda-5] Las cantidades espectrales dadas por unidad de longitud de onda se indican con el sufijo " λ " (griego).

[note-suffix-omega-6] Las cantidades direccionales se indican con el sufijo " Ω " (griego).

[ISO_9288-1989-1] "Aislamiento térmico - Transferencia de calor por radiación - Cantidades físicas y definiciones" . ISO 9288: 1989 . Catálogo ISO . 1989 . Consultado el 15 de marzo de 2015 .

[1]