Strahlungsleistung

Strahlungsleistung

Die Strahlungsleistung (auch Strahlungsfluss) ist diejenige differentielle Energiemenge dQ (Q ist die Strahlungsenergie), die pro Zeiteinheit dt von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:

\Phi_\mathrm{e} = \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}

Mithilfe des Quantenstromes \phi=\tfrac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t} ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:

\Phi_\mathrm{e}=\phi \cdot h \cdot f

h ist das Plancksche Wirkungsquantum, f die Lichtfrequenz.

Analog ergibt sich für polychromatisches Licht ein integraler Wert über die gemessenen Frequenzen:

\Phi_\mathrm{e}=h \int_0^{\infty} \frac{\mathrm{d}\phi}{\mathrm{d}f} f   \mathrm{d}f.

Wird die Strahlungsleistung nur auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt, wird dieser oft als Lichtstrom (Einheit Lumen), das heißt die mit der V-Lambda-Kurve Vλ bewerteten Strahlungsleistung, bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

Fotometrisches Grundgesetz

Erklärende Grafik zum fotometrischen Grundgesetz

Um die Abhängigkeit der Strahlungsleistung \mathrm d^2 \Phi_\mathrm{e, 1 \rightarrow 2} von einem Flächenelement dA1 einer Strahlerfläche A1 der Leuchtdichte L1 eines Lambert-Strahlers (konstante Flächenhelligkeit) auf ein im Abstand r12 befindliches Flächenelement dA2 zu bestimmen, kann das sogenannte fotometrische Grundgesetz genutzt werden, welches das lambertsche Kosinusgesetz und das fotometrische Entfernungsgesetz kombiniert.

\mathrm d^2\Phi_\mathrm{e, 1 \rightarrow 2} = L_1 \cdot \frac{\mathrm d A_1 \cos \beta_1 \cdot \mathrm d A_2 \cos \beta_2}{r_{12}^2}

Diese ist unter anderem von der gegenseitigen Lage der beiden Flächen im Raum abhängig, was durch die Winkel β1 und β2 zwischen der Strahlrichtung und den Flächennormalen berücksichtigt wird.

Bezug zur Fotometrie

Fotometrische (also lichttechnische) Größen werden in der Regel durch das vorangestellte Wort „Licht-“ bzw. „Leucht-“ gekennzeichnet. Sie weisen die gleichen Formelzeichen wie die strahlungsphysikalischen Größen auf, beispielsweise Strahlungsleistung (strahlungsphysikalisch) und Lichtstrom (fotometrisch). Der Unterschied in der Kennzeichnung liegt im weglassen des Index e bei fotometrischen Größen.

Der Index e bei Formelzeichen steht für eine energetische Messgröße, die eine objektive Messgröße ist; es fließen nicht die speziellen Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung ein (vgl. V-Lambda-Kurve). Im Gegensatz dazu wird der Index v bei Messgrößen gesetzt, bei denen die subjektiven Eigenschaften des menschlichen Auges einfließen, hier steht das v für visuell. Ein Beispiel wäre der Helligkeitsvergleich.

Siehe auch

Literatur

  • F. Pedrotti, L. Pedrotti, W. Bausch, H. Schmidt: Optik für Ingenieure: Grundlagen. 2. Auflage. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67379-2.

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