8.1 Physikalische Strahlungsfeldgrößen

Die Flächenelemente  werden weiter unten mit Indizes versehen, die folgende Bedeutung haben:

Flächenelemente des Strahlers (oder Senders) werden mit dem Index 1 gekennzeichnet, während Flächenelemente eines Empfängers den Index 2 erhalten.

Ein Körper strahlt Energie an seine Umgebung ab. Die gesamte, vom Körper in den umgebenden Raum pro Zeiteinheit abgestrahlte Energie


heißt Strahlungsleistung oder Strahlungsfluß. Dies ist die Energie, die pro Zeiteinheit durch eine den strahlenden Körper umschließende Fläche A2 tritt.  hat die Einheit Watt.

Für die folgenden Definitionen wird der Begriff des Raumwinkels benötigt.
 


Abbildung 8.1 aus [1]


 


Der Raumwinkel  ist definiert als Quotient der Fläche A, die ein Kegel aus einer Kugeloberfläche ausschneidet, und dem Quadrat  des Kugelradius. Dabei ist der Kugelmittelpunkt die Kegelspitze.

Es ist also .

Die SI-Einheit des Raumwinkels ist: .

Der volle Raumwinkel hat also den Wert .

Bezieht man die Strahlungsleistung auf den Raumwinkel, so erhält man die Strahlstärke I:

Die SI-Einheit der Strahlstärke ist: .

Die Strahlstärke I ist i.allg. von der Abstrahlungsrichtung bzw. deren Winkel  zur Flächennormale von  abhängig.

Man führt deswegen noch den Begriff der Strahlungsdichte L ein, als Quotient aus der Strahlstärke I und der Projektion des Flächenelements  auf die Normalebene zur Strahlrichtung:

             (8.1)

Die SI-Einheit der Strahlungsdichte ist: .

Die Strahlungsdichte ist eine Größe, die für den Strahler charakteristisch ist. Ein Strahler, dessen Strahlungsdichte richtungsunabhängig ist, wird Lambert-Strahler genannt.

Nach Gleichung (8.1) gilt für die Strahlungsleistung , die auf einen Empfänger trifft:


 


Der Raumwinkel , in dem die Strahlung auf die Empfängerfläche  gestrahlt wird, ist:

Damit ergibt sich eine Beziehung, die völlig symmetrisch Sender- und Empfängergrößen enthält:
 
 

          (8.2)

Eine weitere Größe, die den Sender charakterisiert, ist die spezifische Ausstrahlung M. Darunter versteht man das Verhältnis von insgesamt abgegebener Strahlungsleistung  zur Senderfläche .

Die SI-Einheit der spezifischen Ausstrahlung ist: .

Fällt der Strahlungsfluß  auf das Flächenelement  eines Empfängers, so definiert man als Bestrahlungsstärke E der bestrahlten Fläche:

Die SI-Einheit der Bestrahlungsstärke ist: .

Die Bestrahlungsstärke ist eine Größe, die sich auf den Empfänger (Index 2) bezieht [5]. weiter
 
 

weiter: 8.2 Strahlungsgrößen bei der optischen Abbildung

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