Radiometria

Técnicas para medir la radiación electromagnética.

Comparación de cantidades fotométricas y radiométricas.

La radiometría es un conjunto de técnicas para medir la radiación electromagnética , incluida la luz visible . Las técnicas radiométricas en óptica caracterizan la distribución de la potencia de la radiación en el espacio, a diferencia de las técnicas fotométricas , que caracterizan la interacción de la luz con el ojo humano. La diferencia fundamental entre radiometría y fotometría es que la radiometría proporciona todo el espectro de radiación óptica, mientras que la fotometría se limita al espectro visible. La radiometría es distinta de las técnicas cuánticas como el recuento de fotones .

El uso de radiómetros para determinar la temperatura de objetos y gases midiendo el flujo de radiación se llama pirometría . Los dispositivos pirómetros portátiles suelen comercializarse como termómetros infrarrojos .

La radiometría es importante en astronomía , especialmente en radioastronomía , y desempeña un papel importante en la teledetección de la Tierra . Las técnicas de medición categorizadas como radiometría en óptica se denominan fotometría en algunas aplicaciones astronómicas, contrariamente al uso del término en óptica.

La espectrorradiometría es la medición de cantidades radiométricas absolutas en bandas estrechas de longitud de onda. ^[1]

Cantidades radiométricas

1. Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades radiométricas se indiquen con el sufijo "e" (de "energético") para evitar confusiones con cantidades fotométricas o de fotones .
2. A veces se ven símbolos alternativos: W o E para energía radiante, P o F para flujo radiante, I para irradiancia, W para salida radiante.
3. Las cantidades espectrales dadas por unidad de frecuencia se indican 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 indican con el sufijo " λ ".
5. Las cantidades direccionales se indican con el sufijo " Ω ".

Magnitudes radiométricas integrales y espectrales.

Las cantidades integrales (como el flujo radiante ) describen el efecto total de la radiación de todas las longitudes de onda o frecuencias , mientras que las cantidades espectrales (como la potencia espectral ) describen el efecto de la radiación de una sola longitud de onda λ o frecuencia ν . A cada cantidad integral le corresponden cantidades espectrales , definidas como el cociente de la cantidad integrada por el rango de frecuencia o longitud de onda considerado. ^[2] Por ejemplo, el flujo radiante Φ _e corresponde a la potencia espectral Φ _{e, λ} y Φ _{e, ν} .

Obtener la contraparte espectral de una cantidad integral requiere una transición límite . Esto proviene de la idea de que la probabilidad de existencia de fotones de longitud de onda solicitada con precisión es cero. Mostremos la relación entre ellos usando el flujo radiante como ejemplo:

Flujo integral, cuya unidad es W :

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }.}$$

W/ m

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\lambda },}$$

${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$ ${\displaystyle [\lambda -{d\lambda \over 2},\lambda +{d\lambda \over 2}]}$

Flujo espectral por frecuencia, cuya unidad es W/ Hz :

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\nu },}$$

${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$ ${\displaystyle [\nu -{d\nu \over 2},\nu +{d\nu \over 2}]}$

Las cantidades espectrales por longitud de onda λ y frecuencia ν están relacionadas entre sí, ya que el producto de las dos variables es la velocidad de la luz ( ): ${\displaystyle \lambda \cdot \nu =c}$

${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={c \over \lambda ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\nu },}$o o ${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={c \over \nu ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda },}$ ${\displaystyle \lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }=\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }.}$

La cantidad integral se puede obtener mediante la integración de la cantidad espectral:

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }=\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\nu =\int _{0}^{\infty }\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\ln \lambda =\int _{0}^{\infty }\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\ln \nu .}$$

Ver también

• Reflectividad
• radiómetro de microondas
• Medición de radiaciones ionizantes.
• Calibración radiométrica
• Resolución radiométrica

Referencias

1. Leslie D. Stroebel y Richard D. Zakia (1993). Enciclopedia focal de fotografía (3ª ed.). Prensa Focal . pag. 115.ISBN _ 0-240-51417-3. espectrorradiometría Enciclopedia Focal de Fotografía.
2. "ISO 80000-7:2019 - Cantidades y unidades, Parte 7: Luz y radiación". YO ASI . 2013-08-20 . Consultado el 9 de diciembre de 2023 .

enlaces externos

• Preguntas frecuentes sobre radiometría y fotometría Página de preguntas frecuentes sobre radiometría del profesor Jim Palmer (Facultad de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona).