Radiometría

Técnicas para medir la radiación electromagnética

Comparación de magnitudes 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 la radiometría y la 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 conteo de fotones .

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

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

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

Magnitudes 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 ".

Magnitudes radiométricas integrales y espectrales

Las magnitudes integrales (como el flujo radiante ) describen el efecto total de la radiación de todas las longitudes de onda o frecuencias , mientras que las magnitudes espectrales (como la potencia espectral ) describen el efecto de la radiación de una única longitud de onda λ o frecuencia ν . A cada magnitud integral le corresponden magnitudes espectrales , definidas como el cociente de la magnitud 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} .

Para obtener la contraparte espectral de una cantidad integral se requiere una transición límite . Esto se debe a la idea de que la probabilidad de existencia de un fotón en la longitud de onda solicitada con precisión es cero. Demostremos la relación entre ellas utilizando el flujo radiante como ejemplo:

Flujo integral, cuya unidad es W : Flujo espectral por longitud de onda, cuya unidad es W/ m : donde es el flujo radiante de la radiación en un pequeño intervalo de longitud de onda . El área bajo un gráfico con eje horizontal de longitud de onda es igual al flujo radiante total. $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }.}$$ $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\lambda },}$$ ${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$ ${\displaystyle [\lambda -{d\lambda \over 2},\lambda +{d\lambda \over 2}]}$

Flujo espectral por frecuencia, cuya unidad es W/ Hz : donde es el flujo radiante de la radiación en un pequeño intervalo de frecuencia . El área bajo un gráfico con eje horizontal de frecuencias es igual al flujo radiante total. $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\nu },}$$ ${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$ ${\displaystyle [\nu -{d\nu \over 2},\nu +{d\nu \over 2}]}$

Las magnitudes 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:

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

Véase también

• Reflectividad
• Radiómetro de microondas
• Medición de la radiación ionizante
• Calibración radiométrica
• Resolución radiométrica

Referencias

1. Leslie D. Stroebel y Richard D. Zakia (1993). Enciclopedia Focal de Fotografía (3.ª ed.). Focal Press . pág. 115. ISBN 0-240-51417-3. espectroradiometría Enciclopedia focal de fotografía.
2. "ISO 80000-7:2019 - Magnitudes y unidades, Parte 7: Luz y radiación". ISO . 2013-08-20 . Consultado el 2023-12-09 .

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).