Strahlungsleistung

Strahlungsleistung

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Die Strahlungsleistung (auch Strahlungsfluss) ist diejenige differentielle Energiemenge dQ (Q ist die Strahlungsenergie), die pro Zeitspanne dt von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:

Φe=dQdt

Ihre Einheit ist W (Watt). Mithilfe des Quantenstromes ϕ=dNdt ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:

Φe=hϕf

mit

Analog ergibt sich für polychromatisches Licht ein integraler Wert über die gemessenen Frequenzen:

Φe=h0dϕdffdf.

Wird die Strahlungsleistung nur auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt, wird dieser oft als Lichtstrom (Einheit Lumen), d. h. die mit der V-Lambda-Kurve Vλ bewertete Strahlungsleistung, bezeichnet.

Fotometrisches Grundgesetz

Erklärende Grafik zum fotometrischen Grundgesetz

Um die Abhängigkeit der Strahlungsleistung d2Φe,12 von einem Flächenelement dA1 einer Strahlerfläche A1 der Leuchtdichte L1 eines Lambert-Strahlers (konstante Flächenhelligkeit) auf ein im Abstand r12 befindliches Flächenelement dA2 zu bestimmen, kann das sogenannte fotometrische Grundgesetz genutzt werden, welches das lambertsche Kosinusgesetz und das fotometrische Entfernungsgesetz kombiniert.

d2Φe,12=L1dA1cosβ1dA2cosβ2r122

Diese ist unter anderem von der gegenseitigen Lage der beiden Flächen im Raum abhängig, was durch die Winkel β1 und β2 zwischen der Strahlrichtung und den Flächennormalen berücksichtigt wird.

Bezug zu anderen Größen

Wird die Strahlungsleistung auf die Größe der bestrahlten Fläche bezogen, so erhält man die Bestrahlungsstärke E (Einheit: W/m²):

E=dΦdA.

Wird sie hingegen auf den Raumwinkel Ω bezogen, in den ein Lichtbündel, das von einer Lichtquelle ausgeht, fällt, so kommt man zur Strahlungsintensität

I=dΦdΩ

mit der Einheit W/sr.

Bezug zur Fotometrie

Fotometrische (also lichttechnische) Größen werden in der Regel durch das vorangestellte Wort „Licht-“ bzw. „Leucht-“ gekennzeichnet. Sie weisen die gleichen Formelzeichen wie die strahlungsphysikalischen Größen auf, beispielsweise Strahlungsleistung (strahlungsphysikalisch) und Lichtstrom (fotometrisch). Der Unterschied in der Kennzeichnung liegt im Weglassen des Index e bei fotometrischen Größen.

Der Index e bei Formelzeichen steht für eine energetische Messgröße, die eine objektive Messgröße ist; es fließen nicht die speziellen Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung ein (vgl. V-Lambda-Kurve). Im Gegensatz dazu wird der Index v bei Messgrößen gesetzt, bei denen die subjektiven Eigenschaften des menschlichen Auges einfließen, hier steht das v für visuell. Ein Beispiel wäre der Helligkeitsvergleich.

Siehe auch

Literatur

  • F. Pedrotti, L. Pedrotti, W. Bausch, H. Schmidt: Optik für Ingenieure: Grundlagen. 2. Auflage. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67379-2.