Спектра́льная пло́тность излуче́ния — термин в фотометрии и теории электромагнитных волн, под которым, в зависимости от контекста, может пониматься одна из следующих физических величин: спектральная объёмная плотность энергии излучения, то есть характеристика области пространства, в которой наличествует электромагнитное излучение. Такая величина рассчитывается как (вариант: ), где — энергия, — объём, — частота (Гц) и — длина волны излучения; спектральная поверхностная плотность мощности излучения (также: спектральная плотность потока излучения, спектральная интенсивность излучения, спектральная энергетическая светимость, спектральная излучательная способность, спектральная испускательная способность), то есть характеристика излучающей поверхности рассматриваемого тела. Эта величина определяется как (вариант: ), где — мощность, а — площадь излучателя. спектральная энергетическая яркость, то есть характеристика излучения поверхности рассматриваемого тела в определеном направлении. Эта величина определяется как (вариант: ), где — яркость излучателя в определенном направлении.
Усреднение производится по достаточно большому промежутку времени. Форма кривых спектральной плотности как функции частоты (длины волны) в паре и (или и ) одинакова. Ниже для определённости рассматривается .
Если излучение равнораспределено по всем направлениям (изотропно), то величина () на расстоянии от источника порядка его линейных размеров и ближе связана с () и () соотношениями , где — скорость света.
Буквенные обозначения обсуждаемых величин не являются стандартизированными, однако в любом случае принято вводить нижний значок, указывающий на аргумент, по которому берётся интервал и от которого зависит спектральная плотность: или .
Смотря по тому, частота или же длина волны выбрана в качестве аргумента, спектральная плотность излучения в СИ будет измеряться в (Вт/м2)/Гц или в (Вт/м2)/м. Аналогично для : в (Дж/м3)/Гц или в (Дж/м3)/м.
Поскольку частота и длина волны связаны как , переход от к осуществляется через .
Обычно (см. примеры на рисунке) энергия излучения неравномерно распределена по волнам различных длин. Поэтому спектральная плотность излучения сложным образом зависит от выбранного аргумента (в данном примере — длины волны).
Для некоторых типов источников излучения их спектральная плотность известна из фундаментальных принципов. Так, для абсолютно чёрного тела , где — температура, а — постоянная Планка. Спектр лампы накаливания (левая часть рисунка) в видимой области достаточно хорошо описывается этими формулами.
Полная интенсивность излучения (без слова «спектральная») получается интегрированием или по выбранному аргументу. Иногда сами плотности , тоже называют интенсивностями, что не вполне корректно, но при наличии даже минимального контекста не влечёт недоразумений.
Применение Спектральная плотность имеет значение для оптических сенсоров.
См. также Энергетические фотометрические величины Объёмная плотность энергии излучения Энергетическая светимость Энергетическая яркость
Источники
Спектральная плотность излучения в классической электродинамике — А. И. Ахиезер, Н. Ф. Шульга, ИЗЛУЧЕНИЕ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЧАСТИЦ В МОНОКРИСТАЛЛАХ, пункт «Спектральная плотность излучения в классической электродинамике».
Категория:Спектроскопия Категория:Радиометрия