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Strahlungsenergie Die ist eine physikalische Größe der Radiometrie Sie ist die Energie die von elektromagnetischen Welle

Strahlungsenergie

Die Strahlungsenergie ist eine physikalische Größe der Radiometrie. Sie ist die Energie, die von elektromagnetischen Wellen transportiert wird, beispielsweise von Licht, oder die Energie elektromagnetischer Wellen, die in einem gegebenen Raumbereich und zu einem definierten Zeitpunkt enthalten ist. Die SI-Einheit der Strahlungsenergie ist das Joule.

Strahlungsintensität der Sonne oberhalb und auf der Erdoberfläche

Beschreibung Bearbeiten

Betrachtet man elektromagnetische Strahlung als Strom von Photonen, so ist die Strahlungsenergie die in diesem Strom transportierte Energie.

Die Energie eines Photons ist lediglich von der Frequenz abhängig:

mit dem planckschen Wirkungsquantum und der Frequenz der Welle .

Im makroskopischen Bereich (sehr viele Photonen) verwendet man für die Strahlungsenergie anstelle von oft auch die Symbole oder . Für monochromatische elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel für monochromatisches (einfarbiges) Licht, ergibt sich die Strahlungsenergie als Produkt der Anzahl der Photonen im Raumbereich und der Energie eines Photons:

In der Regel besteht elektromagnetische Strahlung jedoch aus Photonen unterschiedlicher Energie. Im Fall des Lichts spricht man dann von polychromatischem (mehrfarbigem) Licht. Zur allgemeinen Beschreibung der Strahlungsenergie muss man daher die spektrale Verteilung berücksichtigen, die angibt, wie viele Photonen in einem Frequenzbereich von bis sind:

Für die Strahlungsenergie ergibt sich somit:

Zusammenhang mit anderen Größen Bearbeiten

Strahlungsleistung Bearbeiten

Betrachtet man die Zeit, in der eine gewisse Strahlungsenergie transportiert wird, ergibt sich die Strahlungsleistung (auch Strahlungsfluss genannt): .

Photometrie Bearbeiten

In der Photometrie wird zusätzlich die Empfindlichkeit des menschlichen Auges berücksichtigt, die von der Frequenz bzw. Wellenlänge abhängt. Die derart gewichtete Größe ist die Lichtmenge . Die Indices e und v stehen dabei für energetisch und visuell.

Übersicht Bearbeiten

radiometrische Größe Symbol⁠a) SI-Einheit Beschreibung photometrische Entsprechung⁠b) Symbol SI-Einheit
Strahlungs­fluss
Strahlungs­leistung, radiant flux, radiant power 		W
(Watt) 		Strahlungsenergie durch Zeit Lichtstrom
luminous flux 		lm
(Lumen)
Strahl­stärke
Strahlungs­stärke, radiant intensity 		W/sr Strahlungsfluss durch Raumwinkel Lichtstärke
luminous intensity 		cd = lm/sr
(Candela)
Bestrahlungs­stärke
irradiance 		W/m2 Strahlungsfluss durch Empfänger­fläche Beleuchtungs­stärke
illuminance 		lx = lm/m2
(Lux)
Spezifische Ausstrahlung
Ausstrahlungs­strom­dichte, radiant exitance 		W/m2 Strahlungsfluss durch Sender­fläche Spezifische Lichtausstrahlung
luminous exitance 		lm/m2
Strahldichte
Strahlungsdichte, Radianz, radiance 		W/m2sr Strahlstärke durch effektive Senderfläche Leuchtdichte
luminance 		cd/m2
Strahlungs­energie
Strahlungsmenge, radiant energy 		J
(Joule) 		durch Strahlung übertragene Energie Lichtmenge
luminous energy 		lm·s
Bestrahlung
Einstrahlung, radiant exposure 		J/m2 Strahlungsenergie durch Empfänger­fläche Belichtung
luminous exposure 		lx·s
Strahlungs­ausbeute
radiant efficiency 		1 Strahlungsfluss durch auf­ge­nom­mene (meist elek­trische) Leistung Lichtausbeute
(overall) luminous efficacy 		lm/W
a) 
Der Index „e“ dient zur Abgrenzung von den photo­metrischen Größen. Er kann weggelassen werden.
b) 
Die photometrischen Größen sind die radiometrischen Größen, gewichtet mit dem photo­metrischen Strahlungs­äquivalent K, das die Empfindlich­keit des menschlichen Auges angibt.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Horst Stöcker (Herausgeber): Taschenbuch der Physik: Formeln, Tabellen, Übersichten. 6., korr. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2010, ISBN 978-3-8171-1861-8, S. 369 (XXIV, 1079).
  2. Horst Stöcker (Herausgeber), ebenda, S. 734.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Strahlungsenergie ist eine physikalische Grosse der Radiometrie Sie ist die Energie die von elektromagnetischen Wellen transportiert wird 1 beispielsweise von Licht oder die Energie elektromagnetischer Wellen die in einem gegebenen Raumbereich und zu einem definierten Zeitpunkt enthalten ist 2 Die SI Einheit der Strahlungsenergie ist das Joule Strahlungsintensitat der Sonne oberhalb und auf der ErdoberflacheInhaltsverzeichnis 1 Beschreibung 2 Zusammenhang mit anderen Grossen 2 1 Strahlungsleistung 2 2 Photometrie 2 3 Ubersicht 3 EinzelnachweiseBeschreibung BearbeitenBetrachtet man elektromagnetische Strahlung als Strom von Photonen so ist die Strahlungsenergie die in diesem Strom transportierte Energie Die Energie eines Photons ist lediglich von der Frequenz abhangig E h f displaystyle E h cdot f nbsp mit dem planckschen Wirkungsquantum h displaystyle h nbsp und der Frequenz der Welle f displaystyle f nbsp Im makroskopischen Bereich sehr viele Photonen verwendet man fur die Strahlungsenergie anstelle von E displaystyle E nbsp oft auch die Symbole Q displaystyle Q nbsp oder Q e displaystyle Q mathrm e nbsp Fur monochromatische elektromagnetische Strahlung zum Beispiel fur monochromatisches einfarbiges Licht ergibt sich die Strahlungsenergie als Produkt der Anzahl N displaystyle N nbsp der Photonen im Raumbereich und der Energie eines Photons Q e E N h f displaystyle Q mathrm e equiv E N cdot h cdot f nbsp In der Regel besteht elektromagnetische Strahlung jedoch aus Photonen unterschiedlicher Energie Im Fall des Lichts spricht man dann von polychromatischem mehrfarbigem Licht Zur allgemeinen Beschreibung der Strahlungsenergie muss man daher die spektrale Verteilung berucksichtigen die angibt wie viele Photonen d N displaystyle mathrm d N nbsp in einem Frequenzbereich von f displaystyle f nbsp bis f d f displaystyle f mathrm d f nbsp sind n f d N d f displaystyle n f frac mathrm d N mathrm d f nbsp Fur die Strahlungsenergie ergibt sich somit Q e E h 0 n f f d f displaystyle Q mathrm e equiv E h int 0 infty n f cdot f mathrm d f nbsp Zusammenhang mit anderen Grossen BearbeitenStrahlungsleistung Bearbeiten Betrachtet man die Zeit in der eine gewisse Strahlungsenergie transportiert wird ergibt sich die Strahlungsleistung F e displaystyle Phi mathrm e nbsp auch Strahlungsfluss genannt F e d Q e d t displaystyle Phi mathrm e frac mathrm d Q mathrm e mathrm d t nbsp Photometrie Bearbeiten In der Photometrie wird zusatzlich die Empfindlichkeit des menschlichen Auges berucksichtigt die von der Frequenz bzw Wellenlange abhangt Die derart gewichtete Grosse ist die Lichtmenge Q v displaystyle Q mathrm v nbsp Die Indices e und v stehen dabei fur energetisch und visuell Ubersicht Bearbeiten radiometrische Grosse Symbol a SI Einheit Beschreibung photometrische Entsprechung b Symbol SI EinheitStrahlungs flussStrahlungs leistung radiant flux radiant power F e displaystyle Phi mathrm e nbsp W Watt Strahlungsenergie durch Zeit Lichtstromluminous flux F v displaystyle Phi mathrm v nbsp lm Lumen Strahl starkeStrahlungs starke radiant intensity I e displaystyle I mathrm e nbsp W sr Strahlungsfluss durch Raumwinkel Lichtstarkeluminous intensity I v displaystyle I mathrm v nbsp cd lm sr Candela Bestrahlungs starkeirradiance E e displaystyle E mathrm e nbsp W m2 Strahlungsfluss durch Empfanger flache Beleuchtungs starkeilluminance E v displaystyle E mathrm v nbsp lx lm m2 Lux Spezifische AusstrahlungAusstrahlungs strom dichte radiant exitance M e displaystyle M mathrm e nbsp W m2 Strahlungsfluss durch Sender flache Spezifische Lichtausstrahlungluminous exitance M v displaystyle M mathrm v nbsp lm m2StrahldichteStrahlungsdichte Radianz radiance L e displaystyle L mathrm e nbsp W m2sr Strahlstarke durch effektive Senderflache Leuchtdichteluminance L v displaystyle L mathrm v nbsp cd m2Strahlungs energie Strahlungsmenge radiant energy Q e displaystyle Q mathrm e nbsp J Joule durch Strahlung ubertragene Energie Lichtmengeluminous energy Q v displaystyle Q mathrm v nbsp lm sBestrahlungEinstrahlung radiant exposure H e displaystyle H mathrm e nbsp J m2 Strahlungsenergie durch Empfanger flache Belichtungluminous exposure H v displaystyle H mathrm v nbsp lx sStrahlungs ausbeuteradiant efficiency h e displaystyle eta mathrm e nbsp 1 Strahlungsfluss durch auf ge nom mene meist elek trische Leistung Lichtausbeute overall luminous efficacy h v displaystyle eta mathrm v nbsp lm Wa Der Index e dient zur Abgrenzung von den photo metrischen Grossen Er kann weggelassen werden b Die photometrischen Grossen sind die radiometrischen Grossen gewichtet mit dem photo metrischen Strahlungs aquivalent K das die Empfindlich keit des menschlichen Auges angibt Einzelnachweise Bearbeiten Horst Stocker Herausgeber Taschenbuch der Physik Formeln Tabellen Ubersichten 6 korr Auflage Deutsch Frankfurt am Main 2010 ISBN 978 3 8171 1861 8 S 369 XXIV 1079 Horst Stocker Herausgeber ebenda S 734 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Strahlungsenergie amp oldid 211211152