Die Bestrahlungsstärke E (engl.: irradiance, radiant flux density; auch Strahlungsflussdichte, veraltet: Strahlungsstromdichte) ist der Begriff für die gesamte Leistung der eingehenden elektromagnetischen Energie, die auf eine Oberfläche trifft, bezogen auf die Größe der Fläche.
Physikalische Größe | |||||||
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Name | Bestrahlungsstärke | ||||||
Formelzeichen | , | ||||||
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Die photometrische Entsprechung der Bestrahlungsstärke ist die Beleuchtungsstärke Ev, in die zusätzlich die speziellen Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung einfließen. Zur Abgrenzung davon wird für die Bestrahlungsstärke oft auch das Formelzeichen Ee verwendet, wobei der Index „e“ besagt, dass die Bestrahlungsstärke eine rein energetische, d. h. objektive Messgröße ist. Im Bereich der Elektrotechnik wird die Bestrahlungsstärke oft synonym mit der Intensität verwendet, letztere bezieht sich jedoch allgemein auf Wellen.
Analog zur Bestrahlungsstärke gibt es die spezifische Ausstrahlung, die die von einer Fläche ausgehende Strahlungsleistung pro Fläche bezeichnet. Nicht zu verwechseln ist sie mit der Bestrahlung (gemessen in J⋅m−2), die als zeitlich integrierte Größe die akkumulierte Energie pro Flächeneinheit beschreibt.
Die Bestrahlungsstärke ist definiert als Strahlungsfluss durch bestrahlte Fläche :
mit
Die Strahlungsverteilung allgemeiner, d. h. nicht unbedingt kollimierter, Strahlung ist gegeben durch eine richtungsabhängige Strahldichte ( : Kugelkoordinaten). In diesem Fall ist die Bestrahlungsstärke in Richtung ( ) definiert als
mit
Außerdem sind definiert:
Die Gershun-Gleichung (nach Andre Aleksandrovich Gershun, 1903–1952) setzt die skalare und die vektorielle Bestrahlungsstärke in Beziehung zum Absorptionskoeffizienten :
Da in der Beziehung der Streukoeffizient nicht auftaucht, kann der Absorptionskoeffizient in einer beliebigen Strahlungsverteilung – unabhängig von der Streuung – durch die Bestimmung der beiden Bestrahlungsstärken ermittelt werden:
Die spektrale Bestrahlungsstärke (Einheit: W m−2 Hz−1) gibt an, welche Strahlungsleistung bei der Frequenz aus dem gesamten Halbraum pro Flächeneinheit und pro Einheits-Frequenzintervall auf den Körper trifft:
mit der spektralen Strahldichte
Sie wird auch angegeben als Funktion der Wellenlänge:
radiometrische Größe | Symbola) | SI-Einheit | Beschreibung | photometrische Entsprechungb) | Symbol | SI-Einheit |
Strahlungsfluss Strahlungsleistung, radiant flux, radiant power | W (Watt) | Strahlungsenergie durch Zeit | Lichtstrom luminous flux | lm (Lumen) | ||
Strahlstärke Strahlungsstärke, radiant intensity | W/sr | Strahlungsfluss durch Raumwinkel | Lichtstärke luminous intensity | cd = lm/sr (Candela) | ||
Bestrahlungsstärke irradiance | W/m2 | Strahlungsfluss durch Empfängerfläche | Beleuchtungsstärke illuminance | lx = lm/m2 (Lux) | ||
Spezifische Ausstrahlung Ausstrahlungsstromdichte, radiant exitance | W/m2 | Strahlungsfluss durch Senderfläche | Spezifische Lichtausstrahlung luminous exitance | lm/m2 | ||
Strahldichte Strahlungsdichte, Radianz, radiance | W/m2sr | Strahlstärke durch effektive Senderfläche | Leuchtdichte luminance | cd/m2 | ||
Strahlungsenergie Strahlungsmenge, radiant energy | J (Joule) | durch Strahlung übertragene Energie | Lichtmenge luminous energy | lm·s | ||
Bestrahlung Einstrahlung, radiant exposure | J/m2 | Strahlungsenergie durch Empfängerfläche | Belichtung luminous exposure | lx·s | ||
Strahlungsausbeute radiant efficiency | 1 | Strahlungsfluss durch aufgenommene (meist elektrische) Leistung | Lichtausbeute (overall) luminous efficacy | lm/W |
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