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Die Strahlungsleistung oder Strahlungsfluss[1] oder ist diejenige differentielle Energiemenge Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathrm{d}Q
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ist die Strahlungsenergie), die pro Zeitspanne Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathrm{d}t
von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:
Ihre Einheit ist W (Watt).
In der Astronomie wird die Strahlungsleistung astronomischer Objekte als Leuchtkraft bezeichnet.
Photonen
Aus dem Photonenstrom (Zahl der Photonen pro Zeiteinheit) ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \Phi = h \cdot \phi \cdot \nu
mit
- dem Planckschen Wirkungsquantum
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \nu
die Lichtfrequenz.
Für elektromagnetische Strahlung der Frequenz 540 THz (grünes Licht der Wellenlänge 555 nm) entspricht ein Photonenstrom von 2.79e18 s−1 einer Strahlungsleistung von 1 W.
Für polychromatisches Licht muss man das Integral über alle Frequenzen bilden:
- .
Verbindung zum Poynting-Vektor
Die Strahlungsleistung, die durch eine Oberfläche strömt, hängt mit dem Poynting-Vektor wie folgt zusammen:
wobei Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \mathbf{\hat{n}}
der Normalenvektor der Oberfläche und ein differentielles Oberflächenelement ist.
Bezug zu anderen Größen
Wird die Strahlungsleistung auf die Größe der bestrahlten Fläche bezogen, so erhält man die Bestrahlungsstärke (Einheit: W/m²):
- .
Wird sie hingegen auf den Raumwinkel bezogen, in den ein Lichtbündel, das von einer Lichtquelle ausgeht, fällt, so erhält man die Strahlstärke
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): I = \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}\Omega}
mit der Einheit W/sr.
In der Photometrie (Lichttechnik) ist die entsprechende Messgröße der Lichtstrom Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \Phi_\mathrm{v}
, gemessen in der Einheit Lumen. Während die Strahlungsleistung (in diesem Zusammenhang meist Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): \Phi_\mathrm{e}
geschrieben) eine energetische, also objektive Messgröße ist, fließt beim Lichtstrom die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges ein (V-Lambda-Kurve). Die Verknüpfung zwischen beiden Größen ist das photometrische Strahlungsäquivalent der Lichtquelle
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): K \, = \, \frac{\Phi_\mathrm{v}}{\Phi_\mathrm{e}}
,
das von deren Wellenlängenspektrum abhängig ist.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über Größen und Einheiten in Radiometrie und Photometrie:
Vorlage:Radiometrische und photometrische Größen
Literatur
- F. Pedrotti, L. Pedrotti, W. Bausch, H. Schmidt: Optik für Ingenieure: Grundlagen. 2. Auflage. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67379-2.
Einzelnachweise
- ↑
[1], Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch (IEV) der International Electrotechnical Commission: Eintrag 845-21-038 (Bereich Beleuchtung) nennt synonym: radiant flux = radiant power = „Strahlungsleistung“ = „Strahlungsfluss“