Radiometry

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة
Comparison of photometric and radiometric quantities

Radiometry is a set of techniques for measuring electromagnetic radiation, including visible light. Radiometric techniques in optics characterize the distribution of the radiation's power in space, as opposed to photometric techniques, which characterize the light's interaction with the human eye.

The fundamental difference between radiometry and photometry is that radiometry can cover the entire optical radiation spectrum,[1] while photometry is limited to the visible spectrum.[2] However, some definitions of radiometry include other portions of the electromagnetic radiation spectrum,[3][4] and some glossaries define photometry such that associated quantities are weighted by wavelength according to the spectral sensitivity of the human visual system.[5] Photometry can therefore be considered a kind of radiometry.[6] Radiometry is distinct from quantum techniques such as photon counting.

The use of radiometers to determine the temperature of objects and gasses by measuring radiation flux is called pyrometry. Handheld pyrometer devices are often marketed as infrared thermometers.

Radiometry is important in astronomy, especially radio astronomy, and plays a significant role in Earth remote sensing. The measurement techniques categorized as radiometry in optics are called photometry in some astronomical applications, contrary to the optics usage of the term.

Spectroradiometry is the measurement of absolute radiometric quantities in narrow bands of wavelength.[7]

Radiometric quantities

SI radiometry units
  • v
  • t
  • e
QuantityUnitDimensionNotes
NameSymbol[nb 1]NameSymbol
Radiant energyQe[nb 2]jouleJM⋅L2⋅T−2Energy of electromagnetic radiation.
Radiant energy densitywejoule per cubic metreJ/m3M⋅L−1⋅T−2Radiant energy per unit volume.
Radiant fluxΦ e [ nb 2 ]واطW = J/sم ⋅ ل 2 ⋅ ت −3الطاقة الإشعاعية المنبعثة أو المنعكسة أو المنقولة أو المستقبلة، لكل وحدة زمنية. ويُطلق عليها أحيانًا اسم "القدرة الإشعاعية"، وتُسمى في علم الفلك " السطوع ".
التدفق الطيفيΦ e, ν [ nb 3 ]واط لكل هرتزواط/ هرتزM ⋅ L 2 ⋅ T −2التدفق الإشعاعي لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الأخير عادةً بوحدة واط/ نانومتر .
Φ e, λ [ nb 4 ]واط لكل مترW/mم ⋅ ل ⋅ ت −3
شدة الإشعاعI e,Ω [ nb 5 ]واط لكل ستراديانمع كبار السنم ⋅ ل 2 ⋅ ت −3التدفق الإشعاعي المنبعث أو المنعكس أو المنقول أو المستقبل، لكل وحدة زاوية مجسمة. هذه كمية اتجاهية .
شدة الطيفI e,Ω, ν [ nb 3 ]واط لكل ستراديان لكل هرتزW⋅sr −1 ⋅Hz −1M ⋅ L 2 ⋅ T −2شدة الإشعاع لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط⋅ستراديان⁻¹⋅نانومتر⁻¹ . وهذه كمية اتجاهية .
I e,Ω, λ [ nb 4 ]واط لكل ستراديان لكل مترW⋅sr −1 ⋅m −1م ⋅ ل ⋅ ت −3
إشراقLe ,Ω [ nb 5 ]واط لكل ستراديان لكل  متر مربعW⋅sr −1 ⋅m −2م ⋅ ت −3التدفق الإشعاعي المنبعث أو المنعكس أو المنقول أو المستقبل من سطح ما ، لكل وحدة زاوية مجسمة لكل وحدة مساحة مسقطة. هذه كمية اتجاهية ، وتُسمى أحيانًا "الشدة".
الإشعاع الطيفي، الشدة النوعيةLe ,Ω, ν [ nb 3 ]واط لكل ستيراديان لكل  متر مربع لكل هرتزW⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1م ⋅ ت −2إشعاع سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. يُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط⋅ستراديان⁻¹⋅م⁻²⋅نانومتر⁻¹ . هذه كمية اتجاهية ، وتُسمى أحيانًا "الشدة الطيفية".
Le,Ω,λ[nb 4]watt per steradian per square metre, per metreW⋅sr−1⋅m−3M⋅L−1⋅T−3
IrradianceFlux densityEe[nb 2]watt per square metreW/m2M⋅T−3Radiant flux received by a surface per unit area. This is sometimes also called "intensity".
Spectral irradianceSpectral flux densityEe,ν[nb 3]watt per square metre per hertzW⋅m−2⋅Hz−1M⋅T−2Irradiance of a surface per unit frequency or wavelength. This is sometimes also called "spectral intensity". Non-SI units of spectral flux density include jansky (1 Jy = 10−26 W⋅m−2⋅Hz−1) and solar flux unit (1 sfu = 10−22 W⋅m−2⋅Hz−1 = 104 Jy).
Ee,λ[nb 4]watt per square metre, per metreW/m3M⋅L−1⋅T−3
RadiosityJe[nb 2]watt per square metreW/m2M⋅T−3Radiant flux leaving (emitted, reflected and transmitted by) a surface per unit area. This is sometimes also called "intensity".
Spectral radiosityJe,ν[nb 3]watt per square metre per hertzW⋅m−2⋅Hz−1M⋅T−2Radiosity of a surface per unit frequency or wavelength. The latter is commonly measured in W⋅m−2⋅nm−1. This is sometimes also called "spectral intensity".
Je,λ[nb 4]watt per square metre, per metreW/m3M⋅L−1⋅T−3
Radiant exitanceMe[nb 2]watt per square metreW/m2M⋅T−3Radiant flux emitted by a surface per unit area. This is the emitted component of radiosity. "Radiant emittance" is an old term for this quantity. This is sometimes also called "intensity".
Spectral exitanceMe,ν[nb 3]watt per square metre per hertzW⋅m−2⋅Hz−1M⋅T−2الإشعاع المنبعث من سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط / متر مربع/ نانومتر . "الانبعاث الطيفي" مصطلح قديم يُستخدم للإشارة إلى هذه الكمية، ويُطلق عليها أحيانًا "الشدة الطيفية".
Me , λ [ nb 4 ]واط لكل  متر مربع، لكل مترواط/ م³م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3
التعرض الإشعاعيهو​جول لكل  متر مربعJ/m 2م ⋅ ت −2الطاقة الإشعاعية التي تتلقاها مساحة سطح ما لكل وحدة مساحة، أو ما يعادلها من إشعاع سطح متكامل على مدى فترة الإشعاع. ويطلق على هذا أحيانًا اسم "التدفق الإشعاعي".
التعرض الطيفيHe , ν [ nb 3 ]جول لكل  متر مربع لكل هرتزJ⋅m −2 ⋅Hz −1م ⋅ ت −1التعرض الإشعاعي لسطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الأخير عادةً بوحدة جول/متر مربع / نانومتر . ويُطلق عليه أحيانًا اسم "التدفق الطيفي".
He , λ [ nb 4 ]جول لكل  متر مربع، لكل مترJ/m 3م ⋅ ل −1 ⋅ ت −2
انظر أيضاً:
  1. ↑ توصي منظمات المعايير بأن يتم الإشارة إلى الكميات الإشعاعيةباللاحقة "e" (اختصارًا لـ "الطاقة") لتجنب الخلط بينها وبينالكميات الضوئية أو الفوتونية .
  2. 1 2 3 4 5 رموز بديلة تُرى أحيانًا: W أو E للطاقة الإشعاعية، P أو F للتدفق الإشعاعي، I للإشعاعية، W للإخراج الإشعاعي.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 يتم الإشارة إلى الكميات الطيفية المعطاة لكل وحدة تردد باللاحقة " ν " (الحرف اليوناني nu ، لا يجب الخلط بينه وبين الحرف "v"، الذي يشير إلى كمية ضوئية).
  4. 1 2 3 4 5 6 7 الكميات الطيفية المعطاة لكل وحدة طول موجي يتم الإشارة إليها باللاحقة " λ ".
  5. 1 2 يتم الإشارة إلى الكميات الاتجاهية باللاحقة " Ω ".
معاملات القياس الإشعاعي
  • v
  • ت
  • هـ
كميةوحدات النظام الدولي للوحداتملحوظات
اسمرمز.
الانبعاثية نصف الكرويةεغير متوفرالإشعاع الخارج من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الخارج من جسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الانبعاثية الطيفية نصف الكرويةε ν ε λغير متوفرالإثارة الطيفية لسطح ما ، مقسومة على الإثارة الطيفية لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الانبعاثية الاتجاهيةε Ωغير متوفرالإشعاع المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع المنبعث من جسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الانبعاثية الطيفية الاتجاهيةε Ω, ν ε Ω, λغير متوفرالإشعاع الطيفي المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الامتصاص نصف الكرويأغير متوفرالتدفق الإشعاعي الذي تمتصه سطح ما ، مقسومًا على التدفق الإشعاعي الذي يستقبله ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا المصطلح و" الامتصاصية ".
الامتصاص الطيفي نصف الكرويA ν A λغير متوفرالتدفق الطيفي الذي تمتصه سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا وبين " الامتصاص الطيفي ".
الامتصاص الاتجاهيأ Ωغير متوفرالإشعاع الممتص بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الساقط على ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا المصطلح و" الامتصاصية ".
الامتصاص الطيفي الاتجاهيA Ω, ν A Ω, λغير متوفرالإشعاع الطيفي الممتص بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الساقط على ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا المصطلح و" الامتصاص الطيفي ".
الانعكاس نصف الكرويRغير متوفرالتدفق الإشعاعي المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على التدفق الإشعاعي الذي يستقبله ذلك السطح.
الانعكاس الطيفي نصف الكرويR ν R λغير متوفرالتدفق الطيفي المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح.
الانعكاس الاتجاهيR Ωغير متوفرالإشعاع المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله ذلك السطح.
الانعكاس الطيفي الاتجاهيR Ω, ν R Ω, ​​λغير متوفرالإشعاع الطيفي المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح.
نفاذية نصف كرويةتيغير متوفرالتدفق الإشعاعي المنقول بواسطة سطح ما ، مقسومًا على التدفق الإشعاعي الذي يستقبله ذلك السطح.
النفاذية الطيفية نصف الكرويةT ν T λغير متوفرالتدفق الطيفي المنقول بواسطة سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح.
النفاذية الاتجاهيةتي أومغير متوفرالإشعاع المنبعث من سطح ما ، مقسوماً على الإشعاع الذي يستقبله ذلك السطح.
النفاذية الطيفية الاتجاهيةT Ω,ν T Ω, λغير متوفرالإشعاع الطيفي المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح.
معامل التوهين نصف الكرويμم −1التدفق الإشعاعي الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على التدفق الذي يتلقاه ذلك الحجم.
معامل التوهين الطيفي نصف الكرويμ ν μ λم −1التدفق الإشعاعي الطيفي الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على التدفق الذي يستقبله ذلك الحجم.
معامل التوهين الاتجاهيμ Ωم −1الإشعاع الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله ذلك الحجم.
معامل التوهين الطيفي الاتجاهيμ Ω, ν μ Ω, λم −1الإشعاع الطيفي الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله ذلك الحجم.

الكميات الإشعاعية التكاملية والطيفية

تصف الكميات التكاملية (مثل التدفق الإشعاعي ) التأثير الكلي للإشعاع بجميع أطواله الموجية أو تردداته ، بينما تصف الكميات الطيفية (مثل القدرة الطيفية ) تأثير الإشعاع بطول موجي واحد λ أو تردد واحد ν . ولكل كمية تكاملية كمية طيفية مقابلة ، تُعرَّف بأنها حاصل قسمة الكمية التكاملية على نطاق التردد أو الطول الموجي المدروس. [ 8 ] على سبيل المثال، يتوافق التدفق الإشعاعي Φe مع القدرة الطيفية Φe , λ و Φe , ν .

يتطلب الحصول على المقابل الطيفي لكمية صحيحة انتقالًا حديًا . وينبع هذا من فكرة أن احتمال وجود الفوتون ذي الطول الموجي المطلوب بدقة يساوي صفرًا. دعونا نوضح العلاقة بينهما باستخدام التدفق الإشعاعي كمثال:

التدفق المتكامل، ووحدته W : Φهـ.{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }.} التدفق الطيفي حسب الطول الموجي، ووحدته واط/ متر : Φهـ،λ=دΦهـدλ،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\lambda },} أيندΦهـ{\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}يمثل التدفق الإشعاعي للإشعاع في نطاق صغير من الأطوال الموجية[λ-دλ2،λ+دλ2]{\displaystyle [\lambda -{d\lambda \over 2},\lambda +{d\lambda \over 2}]}المساحة تحت الرسم البياني الذي يمثل المحور الأفقي فيه الطول الموجي تساوي إجمالي التدفق الإشعاعي.

التدفق الطيفي حسب التردد، ووحدته واط/ هرتز : Φهـ،ν=دΦهـدν،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\nu },} أيندΦهـ{\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}هو التدفق الإشعاعي للإشعاع في نطاق تردد صغير[ν-دν2،ν+دν2]{\displaystyle [\nu -{d\nu \over 2},\nu +{d\nu \over 2}]}المساحة تحت الرسم البياني الذي يمثل محور التردد الأفقي تساوي إجمالي التدفق الإشعاعي.

ترتبط الكميات الطيفية بالطول الموجي λ والتردد ν ببعضها البعض، لأن حاصل ضرب المتغيرين هو سرعة الضوء (λ⋅ν=ج{\displaystyle \lambda \cdot \nu =c}):

Φهـ،λ=جλ2Φهـ،ν،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={c \over \lambda ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\nu },}أوΦهـ،ν=جν2Φهـ،λ،{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={c \over \nu ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda },}أوλΦهـ،λ=νΦهـ،ν.{\displaystyle \lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }=\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }.}

يمكن الحصول على الكمية التكاملية من خلال تكامل الكمية الطيفية:

Φهـ=∫0∞Φهـ،λدλ=∫0∞Φهـ،νدν=∫0∞λΦهـ،λدln⁡λ=∫0∞νΦهـ،νدln⁡ν.{\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }=\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\nu =\int _{0}^{\infty }\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\ln \lambda =\int _{0}^{\infty }\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\ln \nu .}

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ اللجنة الدولية للإضاءة (2020). e-ILV، النسخة الإلكترونية من CIE S 017:2020، معجم الإضاءة الدولي (  الطبعة الثانية). فيينا: اللجنة الدولية للإضاءة . §17-25-005، قياس الإشعاع . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2025 .
  2. ↑ جمعية هندسة الإضاءة (2022). ANSI/IES LS-1-22، علم الإضاءة: المصطلحات والتعريفات لهندسة الإضاءة . نيويورك: جمعية هندسة الإضاءة . §8.4، قياس الضوء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2025 .
  3. ↑ جمعية هندسة الإضاءة (2022). ANSI/IES LS-1-22، علم الإضاءة: المصطلحات والتعريفات لهندسة الإضاءة . نيويورك: جمعية هندسة الإضاءة . §8.3، قياس الإشعاع . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2025 .
  4. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (2019). توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية: موسوعة المصطلحات الكيميائية (الكتاب الذهبي) ( الطبعة الثانية). ريسيرش تراينجل بارك، كارولاينا الشمالية: الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . §R05115، قياس الإشعاع. doi : 10.1351/goldbook . تاريخ الاسترجاع: 7 ديسمبر 2025 . 
  5. ↑ اللجنة الدولية للإضاءة (2020). e-ILV، النسخة الإلكترونية من CIE S 017:2020، معجم الإضاءة الدولي ( الطبعة الثانية). فيينا: اللجنة الدولية للإضاءة . §17-25-013، القياس الضوئي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2025 . 
  6. ↑ ديلورا، ديفيد ل.؛ هاوزر، كيفن و.؛ ميستريك، ريتشارد ج.؛ ستيفي، غاري ر. (2011). دليل الإضاءة: مرجع وتطبيق ( الطبعة العاشرة). نيويورك: جمعية هندسة الإضاءة . ص 9.1. ISBN   978-087995-241-9. OCLC 739932332 . 
  7. ↑ ليزلي د. ستروبل وريتشارد د. زاكيا (1993). موسوعة فوكال للتصوير الفوتوغرافي ( الطبعة الثالثة). دار فوكال للنشر . ص 115. ISBN   0-240-51417-3. قياس الطيف الإشعاعي، الموسوعة البؤرية للتصوير الفوتوغرافي.
  8. ↑ "ISO 80000-7:2019 - الكميات والوحدات، الجزء 7: الضوء والإشعاع" . المنظمة الدولية للمقاييس . 2013-08-20 . تاريخ الاطلاع: 2023-12-09 .
  • الأسئلة الشائعة حول قياس الإشعاع والقياس الضوئي صفحة الأسئلة الشائعة حول قياس الإشعاع للأستاذ جيم بالمر (كلية العلوم البصرية بجامعة أريزونا).