Strahlungsleistung
Die Strahlungsleistung oder Strahlungsfluss[1] oder ist diejenige differentielle Energiemenge ( ist die Strahlungsenergie), die pro Zeitspanne von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:
Ihre Einheit ist W (Watt).
In der Astronomie wird die Strahlungsleistung astronomischer Objekte als Leuchtkraft bezeichnet.
Photonen
Aus dem Photonenstrom (Zahl der Photonen pro Zeit) ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:
mit
= Planck-Konstante,
= Lichtfrequenz.
Für elektromagnetische Strahlung der Frequenz 540 THz (grünes Licht der Wellenlänge 555 nm) entspricht ein Photonenstrom von 2.79e18 s−1 einer Strahlungsleistung von 1 W.
Für polychromatisches Licht ergibt sich die Strahlungsleistung durch Integration über alle Frequenzen:
.
Verbindung zum Poynting-Vektor
Die Strahlungsleistung, die durch eine Oberfläche strömt, hängt mit dem Poynting-Vektor
wie folgt zusammen:
wobei der Normalenvektor der Oberfläche und
ein differentielles Oberflächenelement ist.
Bezug zu anderen Größen
Wird die Strahlungsleistung auf die Größe der bestrahlten Fläche bezogen, so erhält man die Bestrahlungsstärke (Einheit: W/m²):
.
Wird sie hingegen auf den Raumwinkel bezogen, in den ein Lichtbündel, das von einer Lichtquelle ausgeht, fällt, so erhält man die Strahlstärke
mit der Einheit W/sr.
In der Photometrie (Lichttechnik) ist die entsprechende Messgröße der Lichtstrom , gemessen in der Einheit Lumen. Während die Strahlungsleistung (in diesem Zusammenhang meist
geschrieben) eine energetische, also objektive Messgröße ist, fließt beim Lichtstrom die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges ein (V-Lambda-Kurve). Die Verknüpfung zwischen beiden Größen ist das photometrische Strahlungsäquivalent
der Lichtquelle
,
das von deren Wellenlängenspektrum abhängig ist.
Siehe auch
Literatur
- F. Pedrotti, L. Pedrotti, W. Bausch, H. Schmidt: Optik für Ingenieure: Grundlagen. 2. Auflage. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67379-2.