Flujo radiante

Medida de la energía radiante a lo largo del tiempo

Un diagrama de flujo que describe la relación de varias cantidades físicas, incluido el flujo radiante y la excitación.

En radiometría , el flujo radiante o potencia radiante es la energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida por unidad de tiempo, y el flujo espectral o potencia espectral es el flujo radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda , dependiendo de si el espectro se toma en función de la frecuencia o de la longitud de onda. La unidad del SI del flujo radiante es el vatio (W), un julio por segundo ( J/s ), mientras que la del flujo espectral en frecuencia es el vatio por hercio ( W/Hz ) y la del flujo espectral en longitud de onda es el vatio por metro ( W/m ), comúnmente el vatio por nanómetro ( W/nm ).

Definiciones matemáticas

Flujo radiante

El flujo radiante , denotado Φ e ('e' por "energético", para evitar confusiones con cantidades fotométricas ), se define como ^[1] donde $${\displaystyle {\begin{aligned}\Phi _{\mathrm {e} }&={\frac {dQ_{\mathrm {e} }}{dt}}\\[2pt]Q_{\mathrm {e} }&=\int _{T}\int _{\Sigma }\mathbf {S} \cdot {\hat {\mathbf {n} }}\,dAdt\end{aligned}}}$$

• t es el tiempo;
• Q _e es la energía radiante que sale de una superficie cerrada Σ ;
• S es el vector de Poynting , que representa la densidad de corriente de energía radiante;
• n es el vector normal de un punto en Σ ;
• A representa el área de Σ ;
• T representa el período de tiempo.

La tasa de flujo de energía a través de la superficie fluctúa a la frecuencia de la radiación, pero los detectores de radiación solo responden a la tasa de flujo promedio. Esto se representa reemplazando el vector de Poynting con el promedio temporal de su norma, dando donde ⟨-⟩ es el promedio temporal y α es el ángulo entre n y $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }\approx \int _{\Sigma }\langle |\mathbf {S} |\rangle \cos \alpha \ dA,}$$ ${\displaystyle \langle |\mathbf {S} |\rangle .}$

Flujo espectral

El flujo espectral en frecuencia , denotado Φ _{e, ν} , se define como ^[1] donde ν es la frecuencia. $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},}$$

El flujo espectral en longitud de onda , denotado Φ _{e, λ} , se define como ^[1] donde λ es la longitud de onda. $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},}$$

Unidades de radiometría del SI

Comparación de magnitudes fotométricas y radiométricas

1. Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades radiométricas se denoten con el sufijo "e" (por "energético") para evitar confusiones con cantidades fotométricas o de fotones .
2. Símbolos alternativos que a veces se ven: W o E para energía radiante, P o F para flujo radiante, I para irradiancia, W para exitancia radiante.
3. Las cantidades espectrales dadas por unidad de frecuencia se denotan con el sufijo " ν " (letra griega nu , que no debe confundirse con la letra "v", que indica una cantidad fotométrica).
4. Las cantidades espectrales dadas por unidad de longitud de onda se denotan con el sufijo " λ ".
5. Las cantidades direccionales se denotan con el sufijo " Ω ".

Véase también

• Flujo luminoso
• Flujo de calor
• Potencia (física)
• Radiosidad (transferencia de calor)

Referencias

1. «Aislamiento térmico. Transferencia de calor por radiación. Magnitudes físicas y definiciones». ISO 9288:1989 . Catálogo ISO . 1989. Consultado el 15 de marzo de 2015 .

Lectura adicional

• Boyd, Robert (1983). Radiometría y detección de radiación óptica (Serie de Óptica Pura y Aplicada) . Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-86188-1.