1.3. Система енергетичних величин оптичного випромінювання та одиниці їх вимірювання

 

         Для кількісної оцінки дії оптичного випромінювання ОВ користуються системою енергетичних величин.

         Мірою випромінювання є енергія , що вимірюється в джоулях (Дж). У практиці зручніше користуватися не енергією, а потужністю випромінювання (інакше її називають потоком випромінювання ):

 

,      [Вт] = [Дж/с],                             (1.4)

 

де t – час, за який відбувається випромінювання. Виміряється потік у ватах [Вт].

         Для монохроматичного випромінювання

 

,                                                    (1.5)

 

де індекс е у позначенні свідчить про те, що прийнято систему енергетичних величин і одиниць.

         Для опису розподілу потоку випромінювання за спектром (залежно від довжини хвилі випромінювання) користуються поняттям спектральної густини потоку випромінювання :

 

,                                                       (1.5)

 

де  – однорідний потік на ширині смуги , де виміряний однорідний потік (рис. 1.5а).

Рисунок 1.5 – Потік а) і спектральна густина випромінювання (б)

 

         Переходячи до , отримаємо

 

,                                                       (1.6)

 

або із цієї формули можна отримати потік при відомій спектральній густині

 

.                                               (1.7)

 

         Залежність  може задаватися у вигляді графіка (рис. 1.5б), тоді потік Ф_е дорівнює площі, обмеженій кривою  й віссю абсцис, або у вигляді таблиці.

         При лінійчастому спектрі

 

,                                             (1.8)

 

де  – потік випромінювання з довжиною хвилі .

         Розподіл потоку в просторі (просторова густина потоку випромінювання) – сила випромінювання :

 

,   [Вт·ср^-1],                                            (1.9)

 

де  – тілесний кут, у якому розподіляється потік.

         Тілесний кут в 1 стерадіан відповідає куту конуса із вершиною в центрі сфери, що відтинає в сфері радіусом  площу поверхні  (рис. 1.6)

 

,   [стерадіан].                                      (1.10)

Рисунок 1.6 – До визначення тілесного кута

 

         Густина потоку на поверхні, що опромінюється, – опромінення :

 

,   [Вт·м^-2],                              (1.11)

 

де  – площа поверхні, що опромінюється.

         Густина потоку на випромінюваній поверхні – енергетична світність М_е:

 

,   [Вт·м^-2],                                     (1.12)

 

де  – площа випромінюваної поверхні.

         Кількість випромінювання, одержуваного за якийсь час, називають дозою опромінення – енергетичною експозицією :

 

,  [Вт·м^-2·с] = [Дж·м^-2].                                (1.13)

 

         Таким чином, енергетичні характеристики оптичного випромінювання такі [5]: