Supplement 1.7: Stralingsgrootheden en radiometrie (1/5)
In de SEOS-leereenheden worden vaak vergelijkbare stralingsgrootheden gebruikt, zoals de bestralingssterkte, de fluxdichtheid of de stralingssterkte. Het verschil in betekenis is niet altijd even duidelijk. Dit geldt ook voor de methoden om deze grootheden te meten, de zogenaamde radiometrie. Sommige grootheden worden in de astronomie of kernfysica anders aangeduid dan in de fysische optica, waarop wij ons hier baseren.
Bovendien hebben sommige eenheden in verschillende talen vergelijkbare namen, maar betekenen ze niet hetzelfde, wat erg verwarrend kan zijn. Zo komt intensity in het Engels overeen met stralingsvermogen (Watt) in een ruimtehoek (steradiaal), maar het Nederlandse woord Intensität wordt in de natuurkunde niet gedefinieerd en wordt alleen in de omgangstaal gebruikt; intensity is in het Nederlands stralingssterkte.
Hier worden daarom ook de belangrijkste grootheden met hun Engelse benamingen weergegeven.
In tegenstelling tot stralingsgrootheden hebben fysiologische grootheden betrekking op de subjectieve waarneming van licht met het oog en kunnen ze worden verklaard door het spectrale gezichtsvermogen: in blauw en groen wordt dezelfde fysieke stralingsintensiteit als verschillend helder ervaren, wat erg belangrijk is voor de verlichtingstechniek. Voorbeelden van dergelijke grootheden uit de lichttechniek of fotometrie zijn het lumen voor de visuele helderheid van een lamp en het lux voor de verlichtingssterkte op een oppervlak. Dit is in de fysische optica van ondergeschikt belang en wordt daarom hier niet verder behandeld.
Het stralingsvermogen (engels: radiant flux of radiant power)
Het stralingsvermogen, ook stralingsflux genoemd, komt overeen
met het vermogen van elektromagnetische golven of fotonen in alle richtingen. Dit kan de
emissie van een straler zijn, de straling die op een object valt, of ook de straling van
verafgelegen bronnen op een bepaalde plaats in de ruimte.
Symbool: of P; wij gebruiken
Meeteenheid: Watt,
Voorbeelden
- De totale straling van de zon in de ruimte heeft een vermogen van 387,5·1024 W.
- De straling van de zon die op een wolkenloze zomerdag rond het middaguur bij ons aankomt, bedraagt maar liefst 1000 W/m².
- DHet stralingsvermogen van een ledlamp die 9 W elektrisch vermogen verbruikt, is ongeveer 4 W. Dit komt overeen met een rendement van 40 tot 50%; veel hoger dan het rendement van een gloeilamp, dat slechts ongeveer 5% bedraagt, omdat deze vooral in het infrarood spectrum straalt.
Meting van het stralingsvermogen
Het stralingsvermogen van spectraal brede lichtbronnen kan direct worden gemeten met thermische detectoren, omdat hun gevoeligheid niet afhankelijk is van de golflengte. De absorptie op een zwart gemaakt oppervlak is onafhankelijk van de golflengte en kan daarom voor dit doel voordelig worden gebruikt. Hier komt het golfmodel van licht om de hoek kijken, waarbij de golflengte geen rol speelt voor de intensiteit (of: de stralingsvermogen). De door absorptie ontstane warmte verandert de eigenschappen van de detector, bijvoorbeeld zijn elektrische weerstand, waaruit het stralingsvermogen wordt berekend. In een aanvullende bijlage vindt u meer informatie over thermische detectoren.
Bij kwantumdetectoren, waartoe bijvoorbeeld halfgeleiderfotodioden behoren, is de fotonenergie en daarmee de golflengte bepalend voor de meting en moet hiermee rekening worden gehouden bij het meten van stralingsvermogens. Voor het meten van het vermogen van smalbandige stralers, zoals lasers, wordt de spectrale gevoeligheid van de fotodiode uit het gegevensblad gehaald of voor precisiemetingen met een kalibratie bepaald. Bij breedbandige stralingsbronnen moet het volledige spectrum worden gemeten met een spectraal gekalibreerde spectrometer en over alle golflengten worden geïntegreerd; hier zijn spectraal onafhankelijke thermische detectoren een voordeel
Met beide soorten detectoren kan ook de emperatuur van zwarte stralers worden gemeten. Ze worden dan pyrometers genoemd.
