Единицы измерения физических величин оптического диапазона

Единица измерения	Величина	Описание
кандела	Сила света	Одна из основных единиц системы СИ. Равна силе света, испускаемой в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.
люкс	Освещенность	Люкс равен освещенности поверхности, площадью 1 м2 при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 лм
люмен	Световой поток	Люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником с силой света 1 кд в телесный угол, равный 1 стерадиану (ср).
нит	Яркость	Нит равен яркости света, излучаемого видимой поверхностью источника площадью 1 м2, сила света которого в выбранном направлении равна 1 кд.

Характеристики и особенности теплового излучения объектов и параметры естественных источников

Теплово́е излуче́ние — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.

Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.

Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции).

Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

Основные свойства теплового излучения

• Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности

• Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте

• C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает

• C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн)

• Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния

• Отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

Основные понятия и характеристики теплового излучения

Энергетическая светимость тела - физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

; [R_T] = Дж/с·м²=Вт/м²

Спектральная плотность энергетической светимости - функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Аналогичную функцию можно написать и через длину волны

Можно доказать, что спектральная плотность энергетической светимости, выраженная через частоту и длину волны, связаны соотношением:

Поглощающая способность тела (a_ω,T) - функция частоты и температуры, показывающая какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот dω вблизи ω

где dΦ’ - поток энергии, поглощающейся телом.

dΦ - поток энергии, падающий на тело в области dω вблизи ω

Отражающая способность тела (b_ω,T) - функция частоты и температуры, показывающая какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, отражается от него в области частот dω вблизи ω

где dΦ’’ - поток энергии, отражающейся от тела.

dΦ - поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Абсолютно черное тело - это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение

- для абсолютно черного тела

Серое тело - это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры

- для серого тела

Объемная плотность энергии излучения (U_T)- функция температуры, численно равная энергии электромагнитного излучения в единицу объема по всему спектру частот

Спектральная плотность энергии (Uω,_T) - функция частоты и температуры, связанная с объемной плотностью излучения формулой:

Следует отметить, что спектральная плотность энергетической светимости для абсолютно черного тела связана со спектральной плотностью энергии следующим соотношением:

- для абсолютно черного тела

Основные законы теплового излучения

Закон Стефана — Больцмана

Закон излучения Кирхгофа

Закон смещения Вина

Естественные источники света — это природные материальные объекты и явления, основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. В отличие от естественных источников света, искусственные источники света являются продуктом производства человека или других разумных существ.

К естественным или природным источникам света прежде всего относят: Солнце, кометы, полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и минералов, и проч. Естественные источники света играют первостепенную роль в существовании жизни на земле и других планетах, и оказывают значительное воздействие на окружающую среду.