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Strahlungsphysikalische Grö\3en: Nomenklatur

Zur Formulierung der experimentellen Ergebnisse und theoretischen Überlegungen werden heute strahlungsphysikalische Grö\3en benutzt, die in der folgenden Aufstellung erklärt werden. Die Nomenklatur wurde weitgehend dem deutschen Standard ([DIN 5496]) angepa\3t. Während in der deutschsprachigen Literatur die Grö\3en meist einheitlich bezeichnet werden, finden sich in der internationalen Literatur oft verschiedene Bezeichnungen und Abkürzungen für dieselbe physikalische Grö\3e (vgl. [Gerthsen et al., 86], [Mester], [Rennert, 87], [Gaussorgues, 94], [Merrit, 59], [Wolfe, Zissis, 89]).

Abbildung 2.1 veranschaulicht die Beziehung der verwendeten geometrischen Grö\3en. Der Strahlungsdetektor befindet sich dabei im Abstand r von der Strahlungsquelle. Mit dS und dA werden differentielle Oberflächenstücke der Quelle und des Detektors bezeichnet. Von der Quelle aus gesehen, nimmt die Detektorfläche dA den Raumwinkel tex2html_wrap_inline11936 ein.

lambert

  figure1060
Abbildung: Geometrische Anordnung von Detektor (Oberflächenelement dA) und Strahlungsquelle (Oberflächenelement dS) zur Bestimmung der Winkelverteilung der Strahlung.

Die gebräuchlichsten, strahlungsphysikalischen Grö\3en werden wie folgt definiert:

Diese strahlungsphysikalischen Grö\3en beziehen sich auf den Flu\3, der von der Quelle abgestrahlt wird. Für den vom Detektor empfangenen Flu\3 definiert man als wichtigste Grö\3e die

Der gesamte abgestrahlte, bzw. empfangene Strahlungsflu\3 tex2html_wrap_inline11946 setzt sich aus einem Spektrum von Wellenlängen zusammen. Für jede Wellenlänge bezeichnet der spektrale Strahlungsflu\3
 equation162
die Leistung, die innerhalb des Wellenlängenintervalls tex2html_wrap_inline11968 abgestrahlt, bzw. empfangen wird. Damit werden alle oben aufgeführten Grö\3en wellenlängenabhängig. Man definiert analog zu (2.6) die spektrale Strahlstärke, die spektrale spezifische Ausstrahlung, die spektrale Strahlungsdichte und die spektrale Bestrahlungsstärke.

Den gesamten Strahlungsflu\3 erhält man durch Integration des spektralen Flusses über alle Wellenlängen:
equation175
Analog dazu ergeben sich alle anderen strahlungsphysikalischen Grö\3en zu:
 equation179

Mit den Definitionen dieses Abschnitts lassen sich die Gesetze der Radiometrie quantitativ formulieren. Es sei hier darauf hingewiesen, da\3 sich die spektrale Form dieser Grö\3en in den meisten Fällen nicht unterscheidet und auch die physikalischen Einheiten oft gleich oder ähnlich sind. Bei der Berechnung von tatsächlich empfangener Strahlungsleistung mu\3 die Bedeutung der Grö\3en sorgfältig beachtet werden, da sich sonst schnell Fehler einschleichen, die nicht ohne weiteres bemerkt werden. Insbesondere die Frage, auf welchen Raumwinkel man sich bezieht (von der Quelle oder vom Detektor aus gesehen) und welche Fläche gemeint ist, führt leicht zu Verwirrungen.


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Horst Haussecker
Tue Jan 14 19:32:36 MET 1997