Enradiometría laradiancia es elflujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido por una superficie dada. La radiancia se utiliza para caracterizar la emisión difusa yla reflexión dela radiación electromagnética y para cuantificar la emisión deneutrinos y otras partículas. La unidad del SI de radiancia es elvatio pormetro cuadrado porestereorradián (W m-2 sr-1). Aunque dado que el estereorradián es estrictamente adimensional, puede considerarse que la unidad es el vatio por metro cuadrado (W m-2). La cantidad relacionada de radiancia espectral es la radiancia de una superficie por unidadde frecuencia olongitud de onda, dependiendo de si elespectro se toma en función de la frecuencia o de la longitud de onda.
Históricamente, la radiancia se llamaba "intensidad" y la radiancia espectral se llamaba "intensidad específica". Muchos campos todavía utilizan esta nomenclatura. Es especialmente dominante entransferencia de calor,astrofísica yastronomía. "Intensidad" tiene muchos otros significados enfísica, siendo el más comúnpotencia por unidad de área.
La radiancia es útil porque indica qué parte de la potencia emitida, reflejada, transmitida o recibida por una superficie será recibida por un sistema óptico que mire esa superficie desde un ángulo de visión específico. En este caso, el ángulo sólido de interés es el ángulo sólido subtendido por la pupila de entrada del sistema óptico. Dado que elojo es un sistema óptico, la radiancia y su primala luminancia son buenos indicadores de qué tan brillante aparecerá un objeto. Por esta razón, tanto el resplandor como la luminancia a veces se denominan "brillo". Actualmente se desaconseja este uso (consulte el artículo Brillo para una discusión). El uso no estándar de "brillo" para "resplandor" persiste en algunos campos, en particularen la física del láser.
La radiancia dividida por el índice de refracción al cuadrado es invariante enóptica geométrica. Esto significa que para un sistema óptico ideal en el aire, la radiancia en la salida es la misma que la radiancia de entrada. A esto a veces se le llamaconservación de la radiancia. Para sistemas ópticos pasivos reales, la radiancia de salida escomo máximo igual a la de entrada, a menos que cambie el índice de refracción. Por ejemplo, si forma una imagen demagnificada con una lente, la potencia óptica se concentra en un área más pequeña, por lo que lairradiancia es mayor en la imagen. La luz en el plano de la imagen, sin embargo, llena un ángulo sólido más grande, por lo que el resplandor resulta ser el mismo suponiendo que no haya pérdida en la lente.
La radiancia espectral expresa la radiancia en función de la frecuencia o longitud de onda. La radiancia es la integral de la radiancia espectral en todas las frecuencias o longitudes de onda. Para la radiación emitida por la superficie de uncuerpo negro ideal a una temperatura dada, la radiancia espectral se rige porla ley de Planck, mientras que la integral de su radiancia, sobre el hemisferio hacia el que irradia su superficie, está dada por laley de Stefan-Boltzmann. Su superficie eslambertiana, de modo que su radiancia es uniforme con respecto al ángulo de visión, y es simplemente la integral de Stefan-Boltzmann dividida por π. Este factor se obtiene a partir del ángulo sólido 2π estereorradianes de un hemisferio disminuido porintegración sobre el coseno del ángulo cenital.
La radiancia de unasuperficie, denotada comoLe,Ω ("e" para "energético", para evitar confusión con cantidades fotométricas, y "Ω" para indicar que se trata de una cantidad direccional), se define como[1]
donde
En general,Le,Ω es una función de la dirección de visión, dependiendo deθ a través de cosθ ydel ángulo de azimut a través de∂Φe/∂Ω. Para el caso especial de unasuperficie lambertiana,∂2Φe/(∂Ω ∂A) es proporcional a cosθ yLe,Ω es isotrópica (independiente de la dirección de visión).
Al calcular la radiancia emitida por una fuente,A se refiere a un área en la superficie de la fuente y Ω al ángulo sólido en el que se emite la luz. Al calcular la radiancia recibida por un detector,A se refiere a un área en la superficie del detector y Ω al ángulo sólido subtendido por la fuente vista desde ese detector. Cuando se conserva la radiancia, como se analizó anteriormente, la radiancia emitida por una fuente es la misma que la recibida por un detector que la observa.
La radiancia espectral en frecuencia de unasuperficie, denotadaLe,Ω,ν, se define como[1]
dondeν es la frecuencia.
La radiancia espectral en longitud de onda de unasuperficie, denotada comoLe,Ω,λ, se define como[1]
dondeλ es la longitud de onda.
La radiancia de una superficie está relacionada con laextensión por
donde
A medida que la luz viaja a través de un sistema óptico ideal, se conservan tanto el efecto como el flujo radiante. Por lo tanto,la radiancia básica definida por[2]
también se conserva. En sistemas reales, la emisión puede aumentar (por ejemplo debido a la dispersión) o el flujo radiante puede disminuir (por ejemplo debido a la absorción) y, por tanto, la radiancia básica puede disminuir. Sin embargo, es posible que étendue no disminuya y que el flujo radiante no aumente y, por lo tanto, es posible que la radiación básica no aumente.
| Magnitud | Unidad | Dimensión | Notas | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Nombre | Símbolo[3] | Nombre | Símbolo | ||
| Energía radiante | Qe[4] | julio | J | M⋅L2⋅T−2 | Energía de la radiación electromagnética. |
| Densidad de energía radiante | we | julio por metro cúbico | J/m3 | M⋅L−1⋅T−2 | Energía radiante por unidad de volumen. |
| Flujo radiante | Φe[4] | vatio | W = J/s | M⋅L2⋅T−3 | Energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida, por unidad de tiempo. A esto a veces también se le llama "potencia radiante", y se llamaluminosidad en astronomía. |
| Flujo espectral | Φe,ν[5] | vatio porhercio | W/Hz | M⋅L2⋅T−2 | Flujo radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅nm−1. |
| Φe,λ[6] | vatio por metro | W/m | M⋅L⋅T−3 | ||
| Intensidad radiante | Ie,Ω[7] | vatio porestereorradián | W/sr | M⋅L2⋅T−3 | Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido, por unidad de ángulo sólido. Es una cantidad "direccional". |
| Intensidad espectral | Ie,Ω,ν[5] | vatio por estereorradián por hercio | W⋅sr−1⋅Hz−1 | M⋅L2⋅T−2 | Intensidad radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr−1⋅nm−1. Es una magnituddireccional. |
| Ie,Ω,λ[6] | vatio por estereorradián por metro | W⋅sr−1⋅m−1 | M⋅L⋅T−3 | ||
| Radiancia | Le,Ω[7] | vatio por estereorradián por metro cuadrado | W⋅sr−1⋅m−2 | M⋅T−3 | Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido por unasuperficie, por unidad de ángulo sólido por unidad de área proyectada. Es una cantidad "direccional", a la que a veces también se le llama confusamente "intensidad". |
| Radiancia espectral Intensidad específica | Le,Ω,ν[5] | vatio por estereorradián por metro cuadrado por hercio | W⋅sr−1⋅m−2⋅Hz−1 | M⋅T−2 | Resplandor de unasuperficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr−1⋅m−2⋅nm−1. Es una cantidad "direccional", a la que a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral". |
| Le,Ω,λ[6] | vatio por estereorradián por metro cuadrado, por metro | W⋅sr−1⋅m−3 | M⋅L−1⋅T−3 | ||
| Irradiancia Densidad de flujo | Ee[4] | vatio por metro cuadrado | W/m2 | M⋅T−3 | Flujo radianterecibido por unasuperficie por unidad de área. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad". |
| Irradiancia espectral Densidad de flujo espectral | Ee,ν[5] | vatio por metro cuadrado por hercio | W⋅m−2⋅Hz−1 | M⋅T−2 | Irradiancia de unasuperficie 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 que no pertenecen al SI incluyenjansky (unidad) ((1 Jy = 10−26 W⋅m−2⋅Hz− 1)) yunidad de flujo solar ((1 sfu = 10−22 W⋅m−2⋅Hz−1 = 104 Jy)). |
| Ee,λ[6] | vatio por metro cuadrado, por metro | W/m3 | M⋅L−1⋅T−3 | ||
| Radiosidad | Je[4] | vatio por metro cuadrado | W/m2 | M⋅T−3 | Flujo radianteque sale (emitido, reflejado y transmitido por) unasuperficie por unidad de área. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad". |
| Radiosidad espectral | Je,ν[5] | vatio por metro cuadrado por hercio | W⋅m−2⋅Hz−1 | M⋅T−2 | Radiosidad de unasuperficie 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". |
| Je,λ[6] | vatio por metro cuadrado, por metro | W/m3 | M⋅L−1⋅T−3 | ||
| Salida radiante | Me[4] | vatio por metro cuadrado | W/m2 | M⋅T−3 | Flujo radianteemitido por unasuperficie 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". |
| Salida espectral | Me,ν[5] | vatio por metro cuadrado por hercio | W⋅m−2⋅Hz−1 | M⋅T−2 | Exitancia radiante de unasuperficie 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". |
| Me,λ[6] | vatio por metro cuadrado, por metro | W/m3 | M⋅L−1⋅T−3 | ||
| Exposición radiante | He | julio por metro cuadrado | J/m2 | M⋅T−2 | Energía radiante recibida por unasuperficie por unidad de área, o equivalentemente irradiancia de unasuperficie integrada a lo largo del tiempo de irradiación. A esto a veces también se le llama "fluencia radiante". |
| Exposición espectral | He,ν[6] | julio por metro cuadrado por hercio | J⋅m−2⋅Hz−1 | M⋅T−1 | Exposición radiante de unasuperficie 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". |
| He,λ[6] | julio por metro cuadrado, por metro | J/m3 | M⋅L−1⋅T−2 | ||
| Véase también:Sistema Internacional de Unidades,Radiometría yFotometría | |||||
| Control de autoridades |
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Datos:Q1411145