放射強度

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放射強度(ほうしゃきょうど、radiant intensity)とは、単位立体角に照射されるエネルギーである。

定義[編集]

放射強度とは、エネルギーの放射源からある方向に放射された単位立体角あたりの仕事率(単位時間あたりのエネルギー)を表す物理量である。単位立体角あたりの放射束で表される。単位は、国際単位系ではワットステラジアン(W/sr)である。これを式で表すと以下のようになる。

L = \frac{d \Phi}{d\vec{\omega}} = hc\int_0^{\infty} \left\{ \frac{d^2 n_{\lambda}}{d\vec{\omega}dt}\right\} \frac{1}{\lambda}d\lambda \ \ \mathrm{[W \cdot sr^{-1}]}

Φ : 放射束 [W]
\vec{\omega} : 立体角 [sr]

ただし、 \Phi = \frac{dQ}{dt},\ \  
Q = \int_0^{\infty} Q_{\lambda} d\lambda, \ \ 
Q_{\lambda} = n_{\lambda}e_{\lambda}, \ \ 
e_{\lambda} = \frac{hc}{\lambda}

Q : 電磁波エネルギー [J]
t : 時間 [s]
Q_{\lambda} : 波長λの電磁波エネルギー [J]
λ : 電磁波波長 [m]
n_{\lambda} : 波長λの光子の数
e_{\lambda} : 波長λの光子1個のエネルギー [J]
h : プランク定数 [J\cdot s]
c : 光速 [m\cdot s^{-1}]

なお、放射輝度と異なりエネルギー放射源の面積を考慮しないため、1点からエネルギーが放射されていると考えるときに利用される概念である。

特徴[編集]

放射強度は1点のエネルギー放射源に関する概念であるが、などの天体のように1点とみなしても差し支えないようなものにも適用される。また、アンテナから放射される放射束アンテナの形状と方向によって密度が大きく異なるため角度によって放射強度が変わる。

放射量の国際単位系[編集]

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SIの放射量の単位
物理量 SI単位 記号 備考
放射エネルギー ジュール J における光度エネルギー
放射束 ワット W における光束
放射強度 ワットステラジアン W/sr における光度
放射輝度 ワットステラジアン平方メートル W/sr/m2 における輝度
放射照度 ワット平方メートル W/m2 における照度
放射発散度 ワット平方メートル W/m2 における光束発散度
分光放射輝度 ワットステラジアン立方メートル W/sr/m3
分光放射照度 ワット立方メートル W/m3