Энергетическая светимость — Википедия

Энергетическая светимость
${\displaystyle M_{e}}$
Размерность	M·T-3
Единицы измерения
СИ	Вт·м-2
СГС	эрг·см-2·с-1
Примечания
энергетическая фотометрическая величина

Энергети́ческая свети́мость ${\displaystyle M_{e}}$ — физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин^[1]. Характеризует мощность оптического излучения, излучаемого малым участком поверхности единичной площади. Равна отношению потока излучения ${\displaystyle d\Phi _{e}}$, испускаемого малым участком поверхности источника излучения, к его площади ${\displaystyle dS}$^[1]:

${\displaystyle M_{e}={\frac {d\Phi _{e}}{dS}}.}$

Говорят также, что энергетическая светимость — это поверхностная плотность испускаемого потока излучения.

Численно энергетическая светимость равна среднему по времени модулю составляющей вектора Пойнтинга, перпендикулярной поверхности. Усреднение при этом проводится за время, существенно превосходящее период электромагнитных колебаний.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): Вт^.м⁻².

Испускаемое излучение может возникать в самой поверхности, тогда говорят о самосветящейся поверхности. Другой вариант наблюдается при освещении поверхности извне. В таких случаях некоторая часть падающего потока в результате рассеяния и отражения обязательно возвращается обратно. Тогда выражение для энергетической светимости имеет вид:

${\displaystyle M_{e}=(\rho +\sigma )\cdot E_{e},}$

где ${\displaystyle \rho }$ и ${\displaystyle \sigma }$ — коэффициент отражения и коэффициент рассеяния поверхности соответственно, а ${\displaystyle E_{e}}$ — её облучённость.

Другие, иногда используемые в литературе, но не предусмотренные ГОСТОм^[1] наименования энергетической светимости: — излучательность и интегральная испускательная способность.

Спектральная плотность энергетической светимости[править | править код]

Спектральная плотность энергетической светимости ${\displaystyle M_{e,\lambda }(\lambda )}$ — отношение величины энергетической светимости ${\displaystyle dM_{e}(\lambda ),}$ приходящейся на малый спектральный интервал ${\displaystyle d\lambda ,}$, заключённый между ${\displaystyle \lambda }$ и ${\displaystyle \lambda +d\lambda }$, к ширине этого интервала:

${\displaystyle M_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dM_{e}(\lambda )}{d\lambda }}.}$

Единицей измерения ${\displaystyle M_{e,\lambda }}$ в системе СИ является Вт·м⁻³. Поскольку длины волн оптического излучения принято измерять в нанометрах, то на практике часто используется Вт·м⁻²·нм⁻¹.

Иногда в литературе ${\displaystyle M_{e,\lambda }}$ именуют спектральной испускательной способностью.

Световой аналог[править | править код]

В системе световых фотометрических величин аналогом энергетической светимости является светимость ${\displaystyle M_{v}}$. По отношению к энергетической светимости светимость является редуцированной фотометрической величиной, получаемой с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения ${\displaystyle V(\lambda )}$^[2]:

${\displaystyle M_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}M_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}$

где ${\displaystyle K_{m}}$ — максимальная световая эффективность излучения^[3], равная в системе СИ 683 лм/Вт^[4]. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Энергетические фотометрические величины СИ[править | править код]

Сведения о других основных энергетических фотометрических величинах и их световых аналогах приведены в таблице. Обозначения величин даны по ГОСТ 26148—84^[1].

Энергетические фотометрические величины СИ

Наименование (синоним[5])	Обозначение величины	Определение	Обозначение единиц СИ	Световая величина
Энергия излучения (лучистая энергия)	${\displaystyle Q_{e}}$ или ${\displaystyle W}$	Энергия, переносимая излучением	Дж	Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)	${\displaystyle \Phi }$e или ${\displaystyle P}$	${\displaystyle \Phi _{e}={\frac {dQ_{e}}{dt}}}$	Вт	Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)	${\displaystyle I_{e}}$	${\displaystyle I_{e}={\frac {d\Phi _{e}}{d\Omega }}}$	Вт·ср−1	Сила света
Объёмная плотность энергии излучения	${\displaystyle U_{e}}$	${\displaystyle U_{e}={\frac {dQ_{e}}{dV}}}$	Дж·м−3	Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая яркость	${\displaystyle L_{e}}$	${\displaystyle L_{e}={\frac {d^{2}\Phi _{e}}{d\Omega \,dS_{1}\,\cos \varepsilon }}}$	Вт·м−2·ср−1	Яркость
Интегральная энергетическая яркость	${\displaystyle \Lambda _{e}}$	${\displaystyle \Lambda _{e}=\int _{0}^{t}L_{e}(t')dt'}$	Дж·м−2·ср−1	Интегральная яркость
Облучённость (энергетическая освещённость)	${\displaystyle E_{e}}$	${\displaystyle E_{e}={\frac {d\Phi _{e}}{dS_{2}}}}$	Вт·м−2	Освещённость
Энергетическая экспозиция	${\displaystyle H_{e}}$	${\displaystyle H_{e}={\frac {dQ_{e}}{dS_{2}}}}$	Дж·м−2	Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения	${\displaystyle Q_{e,\lambda }}$	${\displaystyle Q_{e,\lambda }={\frac {dQ_{e}}{d\lambda }}}$	Дж·м−1	Спектральная плотность световой энергии

Здесь ${\displaystyle dS_{1}}$ — площадь элемента поверхности источника, ${\displaystyle dS_{2}}$ — площадь элемента поверхности приёмника, ${\displaystyle \varepsilon }$ — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.

Примечания[править | править код]