Энергетическая светимость

Энергетическая светимость
$M_e$
Размерность	M·T-3
Единицы измерения
СИ	Вт·м-2
СГС	эрг·см-2·с-1
Примечания
энергетическая фотометрическая величина

Энергети́ческая свети́мость $~M_e$ — физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин^[1]. Характеризует мощность оптического излучения, излучаемого малым участком поверхности единичной площади. Равна отношению потока излучения $~d\Phi_e$, испускаемого малым участком поверхности источника излучения, к его площади $~dS$^[1]:

$M_e=\frac{d\Phi_e}{dS}.$

Говорят также, что энергетическая светимость — это поверхностная плотность испускаемого потока излучения.

Численно энергетическая светимость равна среднему по времени модулю составляющей вектора Пойнтинга, перпендикулярной поверхности. Усреднение при этом проводится за время, существенно превосходящее период электромагнитных колебаний.

Единица измерения СИ: Вт^.м⁻².

Испускаемое излучение может возникать в самой поверхности, тогда говорят о самосветящейся поверхности. Другой вариант наблюдается при освещении поверхности извне. В таких случаях некоторая часть падающего потока в результате рассеяния и отражения обязательно возвращается обратно. Тогда выражение для энергетической светимости имеет вид:

$M_e=(\rho+\sigma)\cdot E_e,$

где $~\rho$ и $~\sigma$ — коэффициент отражения и коэффициент рассеяния поверхности соответственно, а $~E_e$ — её облучённость.

Другие, иногда используемые в литературе, но не предусмотренные ГОСТОм^[1] наименования энергетической светимости: — излучательность и интегральная испускательная способность.

Спектральная плотность энергетической светимости

Спектральная плотность энергетической светимости $M_{e,\lambda}(\lambda)$ — отношение величины энергетической светимости $dM_e(\lambda),$ приходящейся на малый спектральный интервал $d\lambda,$, заключённый между $\lambda$ и $\lambda+d\lambda$, к ширине этого интервала:

$M_{e,\lambda}(\lambda)=\frac{dM_e(\lambda)}{d\lambda}.$

Единицей измерения $M_{e,\lambda}$ в системе СИ является Вт·м^-3. Поскольку длины волн оптического излучения принято измерять в нанометрах, то на практике часто используется Вт·м^-2·нм^-1.

Иногда в литературе $M_{e,\lambda}$ именуют спектральной испускательной способностью.

Световой аналог

В системе световых фотометрических величин аналогом энергетической светимости является светимость $M_v$. По отношению к энергетической светимости светимость является редуцированной фотометрической величиной, получаемой с использованием значений относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения $V(\lambda)$^[2]:

$M_v=K_m \cdot \int\limits_{380~nm}^{780~nm}M_{e,\lambda}(\lambda)V(\lambda) d\lambda,$

где $K_m$ — максимальная световая эффективность излучения^[3], равная в системе СИ 683 лм/Вт^[4]. Её численное значение следует непосредственно из определения канделы.

Энергетические фотометрические величины СИ

Сведения о других основных энергетических фотометрических величинах и их световых аналогах приведены в таблице.

Энергетические фотометрические величины СИ

Наименование (синоним[5])	Обозначение величины	Определение	Обозначение единиц СИ	Световая величина
Энергия излучения (лучистая энергия)	$Q_e$ или $W$	Энергия, переносимая излучением	Дж	Световая энергия
Поток излучения (лучистый поток)	$\Phi$e или $P$	$\Phi_e=\frac{dQ_e}{dt}$	Вт	Световой поток
Сила излучения (энергетическая сила света)	$I_e$	$I_e=\frac{d\Phi_e}{d\Omega}$	Вт·ср−1	Сила света
Объёмная плотность энергии излучения	$U_e$	$U_e=\frac{dQ_e}{dV}$	Дж·м−3	Объёмная плотность световой энергии
Энергетическая яркость	$L_e$	$L_e=\frac{d^2\Phi_e}{d\Omega\,dS_1\,\cos\varepsilon}$	Вт·м−2·ср−1	Яркость
Интегральная энергетическая яркость	$\Lambda_e$	$\Lambda_e=\int_0^t L_e(t') dt'$	Дж·м−2·ср−1	Интегральная яркость
Облучённость (энергетическая освещённость)	$E_e$	$E_e=\frac{d\Phi_e}{dS_2}$	Вт·м−2	Освещённость
Энергетическая экспозиция	$H_e$	$H_e=\frac{dQ_e}{dS_2}$	Дж·м−2	Световая экспозиция
Спектральная плотность энергии излучения	$Q_{e,\lambda}$	$Q_{e,\lambda}=\frac{dQ_e}{d\lambda}$	Дж·м−1	Спектральная плотность световой энергии

Здесь $dS_1$ — площадь элемента поверхности источника, $dS_2$ — площадь элемента поверхности приёмника, $\varepsilon$ — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения.
2. ↑ ГОСТ 8.332-78. Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной cпектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.
3. ↑ В литературе используется также термин «фотометрический эквивалент излучения».
4. ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
5. ↑ Наименование, используемое в литературе, но не входящее в число рекомендованных в системе СИ и в ГОСТах.