القياس الإشعاعي

علم قياس الإشعاع هو مجموعة من التقنيات لقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي ، بما في ذلك الضوء المرئي . تُحدد تقنيات قياس الإشعاع في علم البصريات توزيع طاقة الإشعاع في الفضاء، على عكس تقنيات قياس الضوء التي تُحدد تفاعل الضوء مع العين البشرية.
يتمثل الفرق الأساسي بين قياس الإشعاع وقياس الضوء في أن قياس الإشعاع يغطي طيف الإشعاع البصري بأكمله ، [ 1 ] بينما يقتصر قياس الضوء على الطيف المرئي . [ 2 ] ومع ذلك، تتضمن بعض تعريفات قياس الإشعاع أجزاءً أخرى من طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي ، [ 3 ] [ 4 ] وتُعرّف بعض المعاجم قياس الضوء بحيث تُوزن الكميات المرتبطة به بالطول الموجي وفقًا للحساسية الطيفية للجهاز البصري البشري. [ 5 ] ولذلك، يمكن اعتبار قياس الضوء نوعًا من قياس الإشعاع. [ 6 ] ويختلف قياس الإشعاع عن التقنيات الكمومية مثل عد الفوتونات .
يُطلق على استخدام أجهزة قياس الإشعاع لتحديد درجة حرارة الأجسام والغازات عن طريق قياس تدفق الإشعاع اسم قياس الإشعاع الحراري . وغالبًا ما تُسوّق أجهزة قياس الإشعاع الحراري المحمولة باليد على أنها موازين حرارة تعمل بالأشعة تحت الحمراء .
يُعدّ علم قياس الإشعاع ذا أهمية بالغة في علم الفلك ، ولا سيما علم الفلك الراديوي ، ويلعب دورًا محوريًا في الاستشعار عن بُعد للأرض . وتُسمى تقنيات القياس المصنفة ضمن علم قياس الإشعاع في مجال البصريات بعلم قياس الضوء في بعض التطبيقات الفلكية، خلافًا لاستخدام المصطلح في علم البصريات.
قياس الطيف الإشعاعي هو قياس الكميات الإشعاعية المطلقة في نطاقات ضيقة من الطول الموجي. [ 7 ]
الكميات الإشعاعية
| كمية | وحدة | الأبعاد | ملحوظات | ||
|---|---|---|---|---|---|
| اسم | الرمز [ رقم 1 ] | اسم | رمز | ||
| الطاقة الإشعاعية | Q e [ nb 2 ] | جول | ج | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي. |
| كثافة الطاقة الإشعاعية | نحن | جول لكل متر مكعب | J/m 3 | م ⋅ ل −1 ⋅ ت −2 | الطاقة الإشعاعية لكل وحدة حجم. |
| التدفق الإشعاعي | Φ e [ nb 2 ] | واط | W = J/s | م ⋅ ل 2 ⋅ ت −3 | الطاقة الإشعاعية المنبعثة أو المنعكسة أو المنقولة أو المستقبلة، لكل وحدة زمنية. ويُطلق عليها أحيانًا اسم "القدرة الإشعاعية"، وتُسمى في علم الفلك " السطوع ". |
| التدفق الطيفي | Φ e, ν [ nb 3 ] | واط لكل هرتز | واط/ هرتز | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | التدفق الإشعاعي لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الأخير عادةً بوحدة واط/ نانومتر . |
| Φ e, λ [ nb 4 ] | واط لكل متر | W/m | م ⋅ ل ⋅ ت −3 | ||
| شدة الإشعاع | I e,Ω [ nb 5 ] | واط لكل ستراديان | مع كبار السن | م ⋅ ل 2 ⋅ ت −3 | التدفق الإشعاعي المنبعث أو المنعكس أو المنقول أو المستقبل، لكل وحدة زاوية مجسمة. هذه كمية اتجاهية . |
| شدة الطيف | I e,Ω, ν [ nb 3 ] | واط لكل ستراديان لكل هرتز | W⋅sr −1 ⋅Hz −1 | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | شدة 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 متر | W⋅sr −1 ⋅m −1 | م ⋅ ل ⋅ ت −3 | ||
| إشراق | Le ,Ω [ nb 5 ] | واط لكل ستراديان لكل متر مربع | W⋅sr −1 ⋅m −2 | م ⋅ ت −3 | التدفق 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 النوعية | Le ,Ω, ν [ nb 3 ] | واط لكل ستيراديان لكل متر مربع لكل هرتز | W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 | م ⋅ ت −2 | إشعاع 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 ] | واط لكل ستيراديان لكل متر مربع، لكل متر | W⋅sr −1 ⋅m −3 | م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3 | ||
| كثافة تدفق الإشعاع | E e [ nb 2 ] | واط لكل متر مربع | واط/ م² | م ⋅ ت −3 | التدفق الإشعاعي الذي تتلقاه مساحة سطح ما لكل وحدة مساحة. ويُطلق عليه أحيانًا اسم "الشدة". |
| الإشعاع الطيفي، كثافة التدفق الطيفي | E e, ν [ nb 3 ] | واط لكل متر مربع لكل هرتز | واط / متر⁻² هرتز⁻¹ | م ⋅ ت −2 | شدة الإشعاع على سطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُطلق عليها أحيانًا اسم "الشدة الطيفية". تشمل وحدات كثافة التدفق الطيفي غير التابعة للنظام الدولي للوحدات (SI) وحدة جانسكي (1 Jy =10 −26 واط⋅م −2 ⋅هرتز −1 ) ووحدة التدفق الشمسي (1 sfu =10 −22 واط⋅م −2 ⋅هرتز −1 =10 4 Jy ). |
| E e, λ [ nb 4 ] | واط لكل متر مربع، لكل متر | واط/ م³ | م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3 | ||
| راديوسيتي | J e [ nb 2 ] | واط لكل متر مربع | واط/ م² | م ⋅ ت −3 | التدفق الإشعاعي الخارج من (المنبعث والمنعكس والمنفذ من) سطح ما لكل وحدة مساحة. ويُطلق عليه أحيانًا اسم "الشدة". |
| الإشعاع الطيفي | J e, ν [ nb 3 ] | واط لكل متر مربع لكل هرتز | واط / متر⁻² هرتز⁻¹ | م ⋅ ت −2 | الإشعاعية السطحية لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس الطول الموجي عادةً بوحدة واط / متر مربع/ نانومتر . ويُطلق عليه أحيانًا اسم "الشدة الطيفية". |
| J e, λ [ nb 4 ] | واط لكل متر مربع، لكل متر | واط/ م³ | م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3 | ||
| إشعاع متألق | أنا [ ملاحظة 2 ] | واط لكل متر مربع | واط/ م² | م ⋅ ت −3 | التدفق الإشعاعي المنبعث من سطح ما لكل وحدة مساحة. هذا هو المكون المنبعث من الإشعاعية. "الانبعاث الإشعاعي" مصطلح قديم لهذه الكمية. ويُطلق عليها أحيانًا "الشدة". |
| الخروج الطيفي | Me , ν [ nb 3 ] | واط لكل متر مربع لكل هرتز | واط / متر⁻² هرتز⁻¹ | م ⋅ ت −2 | الإشعاع 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 متر | واط/ م³ | م ⋅ ل −1 ⋅ ت −3 | ||
| التعرض الإشعاعي | هو | جول لكل متر مربع | J/m 2 | م ⋅ ت −2 | الطاقة 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 الطيفي | He , ν [ nb 3 ] | جول لكل متر مربع لكل هرتز | J⋅m −2 ⋅Hz −1 | م ⋅ ت −1 | التعرض الإشعاعي لسطح ما لكل وحدة تردد أو طول موجي. ويُقاس هذا الأخير عادةً بوحدة جول/متر مربع / نانومتر . ويُطلق عليه أحيانًا اسم "التدفق الطيفي". |
| He , λ [ nb 4 ] | جول لكل متر مربع، لكل متر | J/m 3 | م ⋅ ل −1 ⋅ ت −2 | ||
| انظر أيضاً: | |||||
- ↑ توصي منظمات المعايير بأن يتم الإشارة إلى الكميات الإشعاعيةباللاحقة "e" (اختصارًا لـ "الطاقة") لتجنب الخلط بينها وبينالكميات الضوئية أو الفوتونية .
- 1 2 3 4 5 رموز بديلة تُرى أحيانًا: W أو E للطاقة الإشعاعية، P أو F للتدفق الإشعاعي، I للإشعاعية، W للإخراج الإشعاعي.
- 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).
- 1 2 3 4 5 6 7 الكميات الطيفية المعطاة لكل وحدة طول موجي يتم الإشارة إليها باللاحقة " λ ".
- 1 2 يتم الإشارة إلى الكميات الاتجاهية باللاحقة " Ω ".
| كمية | وحدات النظام الدولي للوحدات | ملحوظات | |
|---|---|---|---|
| اسم | رمز. | ||
| الانبعاثية نصف الكروية | ε | غير متوفر | الإشعاع الخارج من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الخارج من جسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح. |
| الانبعاثية الطيفية نصف الكروية | ε ν ε λ | غير متوفر | الإثارة الطيفية لسطح ما ، مقسومة على الإثارة الطيفية لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح. |
| الانبعاثية الاتجاهية | ε Ω | غير متوفر | الإشعاع المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع المنبعث من جسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح. |
| الانبعاثية الطيفية الاتجاهية | ε Ω, ν ε Ω, λ | غير متوفر | الإشعاع الطيفي المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح. |
| الامتصاص نصف الكروي | أ | غير متوفر | التدفق الإشعاعي الذي تمتصه سطح ما ، مقسومًا على التدفق الإشعاعي الذي يستقبله ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا المصطلح و" الامتصاصية ". |
| الامتصاص الطيفي نصف الكروي | A ν A λ | غير متوفر | التدفق الطيفي الذي تمتصه سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا وبين " الامتصاص الطيفي ". |
| الامتصاص الاتجاهي | أ Ω | غير متوفر | الإشعاع الممتص بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الساقط على ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا المصطلح و" الامتصاصية ". |
| الامتصاص الطيفي الاتجاهي | A Ω, ν A Ω, λ | غير متوفر | الإشعاع الطيفي الممتص بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الساقط على ذلك السطح. يجب عدم الخلط بين هذا المصطلح و" الامتصاص الطيفي ". |
| الانعكاس نصف الكروي | R | غير متوفر | التدفق الإشعاعي المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على التدفق الإشعاعي الذي يستقبله ذلك السطح. |
| الانعكاس الطيفي نصف الكروي | R ν R λ | غير متوفر | التدفق الطيفي المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح. |
| الانعكاس الاتجاهي | R Ω | غير متوفر | الإشعاع المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله ذلك السطح. |
| الانعكاس الطيفي الاتجاهي | R Ω, ν R Ω, λ | غير متوفر | الإشعاع الطيفي المنعكس من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح. |
| نفاذية نصف كروية | تي | غير متوفر | التدفق الإشعاعي المنقول بواسطة سطح ما ، مقسومًا على التدفق الإشعاعي الذي يستقبله ذلك السطح. |
| النفاذية الطيفية نصف الكروية | T ν T λ | غير متوفر | التدفق الطيفي المنقول بواسطة سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح. |
| النفاذية الاتجاهية | تي أوم | غير متوفر | الإشعاع المنبعث من سطح ما ، مقسوماً على الإشعاع الذي يستقبله ذلك السطح. |
| النفاذية الطيفية الاتجاهية | T Ω,ν T Ω, λ | غير متوفر | الإشعاع الطيفي المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الذي يستقبله ذلك السطح. |
| معامل التوهين نصف الكروي | μ | م −1 | التدفق الإشعاعي الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على التدفق الذي يستقبله ذلك الحجم. |
| معامل التوهين الطيفي نصف الكروي | μ ν μ λ | م −1 | التدفق الإشعاعي الطيفي الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على التدفق الذي يستقبله ذلك الحجم. |
| معامل التوهين الاتجاهي | μ Ω | م −1 | الإشعاع الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله ذلك الحجم. |
| معامل التوهين الطيفي الاتجاهي | μ Ω, ν μ Ω, λ | م −1 | الإشعاع 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 : التدفق الطيفي حسب الطول الموجي، ووحدته واط/ متر : أينيمثل التدفق الإشعاعي للإشعاع في نطاق صغير من الأطوال الموجيةالمساحة تحت الرسم البياني الذي يمثل المحور الأفقي فيه الطول الموجي تساوي إجمالي التدفق الإشعاعي.
التدفق الطيفي حسب التردد، ووحدته واط/ هرتز : أينهو التدفق الإشعاعي للإشعاع في نطاق تردد صغيرالمساحة 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 ():
- أوأو
يمكن الحصول على الكمية التكاملية من خلال تكامل الكمية الطيفية:
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ 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 .
- ↑ 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 .
- ↑ 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 .
- ↑ 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 .
- ↑ 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 .
- ↑ 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 .
- ↑ 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.
- ↑ "ISO 80000-7:2019 - الكميات والوحدات، الجزء 7: الضوء والإشعاع" . المنظمة الدولية للمقاييس . 2013-08-20 . تاريخ الاطلاع: 2023-12-09 .
روابط خارجية
- الأسئلة الشائعة حول قياس الإشعاع والقياس الضوئي صفحة الأسئلة الشائعة حول قياس الإشعاع للأستاذ جيم بالمر (كلية العلوم البصرية بجامعة أريزونا).
- القياس الإشعاعي
- قياس
- القياس البصري
- هندسة الاتصالات
- علم الفلك الرصدي
- الإشعاع الكهرومغناطيسي
