Densidad de energía radiante

En radiometría , la densidad de energía radiante es la energía radiante por unidad de volumen . ^[1] La unidad SI de densidad de energía radiante es el julio por metro cúbico (J/m ³ ).

Definición matemática

La densidad de energía radiante , denotada por w _e ("e" por "energético", para evitar confusiones con cantidades fotométricas), se define como ^[2]

${\displaystyle w_{\mathrm {e} }={\frac {\partial Q_{\mathrm {e} }}{\partial V}},}$

dónde

• ∂ es el símbolo de la derivada parcial ;
• Q _e es la energía radiante;
• V es el volumen.

Relación con otras magnitudes radiométricas

Como la radiación siempre transmite energía, ^[2] es útil preguntarse cuál es la velocidad de transmisión. Si toda la radiación en una ubicación determinada se propaga en la misma dirección, entonces el flujo radiante a través de una unidad de área perpendicular a la dirección de propagación viene dado por la irradiancia : ^[2]

${\displaystyle E_{\mathrm {e} }=cw_{\mathrm {e} },}$

donde c es la velocidad de propagación de la radiación.

Por el contrario, si la intensidad de la radiación es igual en todas las direcciones, como en una cavidad en equilibrio termodinámico , entonces la transmisión de energía se describe mejor mediante la radiancia : ^[3]

${\displaystyle L_{\mathrm {e} }={\frac {c}{4\pi }}w_{\mathrm {e} }.}$

La salida radiante a través de una pequeña abertura desde dicha cavidad es: ^[4]

${\displaystyle M_{\mathrm {e} }=\pi L_{\mathrm {e} }={\frac {c}{4}}w_{\mathrm {e} }.}$

Estas relaciones se pueden utilizar, por ejemplo, en la derivación de la ecuación de radiación del cuerpo negro .

Unidades de radiometría del SI

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 ".

Referencias

1. IUPAC , Compendio de terminología química , 2.ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "Densidad de energía radiante". doi :10.1351/goldbook.goldbook.R05040
2. Karel Rusňák. Přenos energie elektromagnetickým vlněním. Departamento de Física, Facultad de Ciencias Aplicadas, Universidad de Bohemia Occidental . 2005-11. Visitado 2013-10-06
3. Max Planck. La teoría de la radiación térmica. Ecuación 21. 1914.
4. Max Planck. La teoría de la radiación térmica. Ecuación 7. 1914.