放射束

放射測定法において、放射束または放射パワーとは、単位時間あたりに放射、反射、透過、または受信される放射エネルギーであり、スペクトル束またはスペクトルパワーとは、スペクトルが周波数の関数としてとられるか波長の関数としてとられるかに応じて、単位周波数または波長あたりの放射束です。放射束のSI単位はワット（W）、1ジュール／秒（J/s）です。一方、周波数におけるスペクトル束のSI単位はワット／ヘルツ（W/Hz）、波長におけるスペクトル束のSI単位はワット／メートル（W/m）であり、一般的にはワット／ナノメートル（W/nm）です。

数学的な定義

放射束

放射束は $Φ e$ （「e」は「エネルギー」の意味で、測光量との混同を避けるため）と表記され、 ^[1]で定義される。 ${\begin{aligned}\Phi _{\mathrm {e} }&={\frac {dQ_{\mathrm {e} }}{dt}}\\[2pt]Q_{\mathrm {e} }&=\int _{T}\int _{\Sigma }\mathbf {S} \cdot {\hat {\mathbf {n} }}\,dAdt\end{aligned}}$

$Q e$ は時間間隔 $Tにおいて$ 閉表面 $Σ$ から放出される放射エネルギーである。
$t$ は時間です。
$A$ は表面積 $Σ$ である。
$S$ はポインティングベクトルであり、単位時間あたり、単位面積あたりのエネルギーの方向の流れを表します。
$n$ は微分面積要素 $dA$ に対する単位法線ベクトルです。

表面を通過するエネルギー流速は放射線の周波数で変動しますが、放射線検出器は平均流速にのみ反応します。これはポインティングベクトルをそのノルムの時間平均に置き換えることで表され、次のように表されます。ここで、 $⟨-⟩$ は時間平均、 $αは$ $n$ と $S$ の間の角度です。 $\Phi _{\mathrm {e} }\approx \int _{\Sigma }\langle |\mathbf {S} |\rangle \cos \alpha \ dA,$

スペクトルフラックス

周波数におけるスペクトルフラックスΦe _{, ν}^は[1]で定義され、 $ν$ は周波数である。 $\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},$

波長におけるスペクトルフラックス $Φe, λ$ ^は[1]で定義され、λ $は$ 波長である。 $\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},$

SI放射測定単位

SI放射測定単位
v
t
e
量		ユニット		寸法	注記
名前	シンボル^{[nb 1]}	名前	シンボル	寸法	注記
放射エネルギー	$Q e$ ^{[注 2]}	ジュール	J	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻²	電磁放射のエネルギー。
放射エネルギー密度	$私たちは$	ジュール/立方メートル	J/m ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻²	単位体積あたりの放射エネルギー。
放射束	$Φ e$ ^{[注 2]}	ワット	W = J/s	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻³	単位時間あたりに放射、反射、透過、または受信される放射エネルギー。これは「放射パワー」とも呼ばれ、天文学では光度と呼ばれます。
スペクトルフラックス	$Φ e, ν$ ^{[注 3]}	ワット/ヘルツ	W/ Hz	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻²	単位周波数または波長あたりの放射束。後者は通常、W⋅nm ⁻¹で測定されます。
スペクトルフラックス	$Φ e, λ$ ^{[注 4]}	ワット/メートル	ワット/メートル	M ⋅ L ⋅ T ⁻³	単位周波数または波長あたりの放射束。後者は通常、W⋅nm ⁻¹で測定されます。
放射強度	$I e,Ω$ ^{[注 5]}	ワット/ステラジアン	シニア付き	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻³	単位立体角あたりに放射、反射、透過、または受信される放射束。これは方向性のある量です。
スペクトル強度	$I e,Ω, ν$ ^{[注 3]}	ワット/ステラジアン/ヘルツ	W⋅sr ⁻¹ ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ L ² ⋅ T ⁻²	単位周波数または波長あたりの放射強度。後者は通常、W⋅sr ⁻¹ ⋅nm ⁻¹で測定されます。これは方向性のある量です。
スペクトル強度	$I e,Ω, λ$ ^{[注 4]}	ワット/ステラジアン/メートル	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻¹	M ⋅ L ⋅ T ⁻³
輝き	$L e,Ω$ ^{[注 5]}	ワット/ステラジアン/平方メートル	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻²	M ⋅ T ⁻³	単位立体角および単位投影面積あたり、表面から放射、反射、透過、または受光される放射束。これは方向性のある量です。これは紛らわしいことに「強度」と呼ばれることもあります。
分光放射輝度比強度	$L e,Ω, ν$ ^{[注 3]}	ワット/ステラジアン/平方メートル/ヘルツ	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	単位周波数または波長あたりの表面の放射輝度。後者は通常、W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻² ⋅nm ⁻¹で測定されます。これは方向性のある量です。紛らわしいことに「スペクトル強度」と呼ばれることもあります。
分光放射輝度比強度	$L e,Ω, λ$ ^{[注 4]}	ワット/ステラジアン/平方メートル、1 メートルあたり	W⋅sr ⁻¹ ⋅m ⁻³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
放射束密度	$E e$ ^{[注 2]}	ワット/平方メートル	W/m ²	M ⋅ T ⁻³	単位面積あたりの表面が受ける放射束。これは紛らわしいことに「強度」と呼ばれることもあります。
分光放射照度分光フラックス密度	$E e, ν$ ^{[注 3]}	ワット/平方メートル/ヘルツ	W⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	単位周波数または波長あたりの表面放射照度。これは「スペクトル強度」と呼ばれることもあり、紛らわしい。SI法以外のスペクトル束密度の単位には、ジャンスキー（1 Jy =10 ⁻²⁶ W⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹）および太陽放射量単位（1 sfu =10 ⁻²² W⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹ =10 ⁴ Jy）。
分光放射照度分光フラックス密度	$E e, λ$ ^{[注 4]}	ワット/平方メートル、メートルあたり	W/m ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
ラジオシティ	$J e$ ^{[注 2]}	ワット/平方メートル	W/m ²	M ⋅ T ⁻³	単位面積あたりの表面からの放射（放射、反射、透過）量。これは紛らわしいことに「強度」と呼ばれることもあります。
スペクトル放射度	$J e, ν$ ^{[注 3]}	ワット/平方メートル/ヘルツ	W⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	単位周波数または波長あたりの表面の放射強度。後者は通常、W⋅m ⁻² ⋅nm ⁻¹で測定されます。これは紛らわしいことに「スペクトル強度」と呼ばれることもあります。
スペクトル放射度	$J e, λ$ ^{[注 4]}	ワット/平方メートル、メートルあたり	W/m ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
放射状の放出	$私 [$ ^{注 2]}	ワット/平方メートル	W/m ²	M ⋅ T ⁻³	単位面積あたりの表面から放射される放射束。これはラジオシティの放射成分です。「放射発散度」はこの量の古い用語です。これは紛らわしいことに「強度」と呼ばれることもあります。
スペクトル発散度	$M e, ν$ ^{[注 3]}	ワット/平方メートル/ヘルツ	W⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻²	単位周波数または波長あたりの表面の放射発散度。後者は通常、W⋅m ⁻² ⋅nm ⁻¹で測定されます。「スペクトル発散度」はこの量の古い用語です。これは紛らわしいことに「スペクトル強度」と呼ばれることもあります。
スペクトル発散度	$M e, λ$ ^{[注 4]}	ワット/平方メートル、メートルあたり	W/m ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻³
放射線曝露	$彼 $	ジュール/平方メートル	J/m ²	M ⋅ T ⁻²	単位面積あたりの表面が受ける放射エネルギー、または照射時間にわたって積分された表面放射照度。これは「放射フルエンス」と呼ばれることもあります。
スペクトル露出	$H e, ν$ ^{[注 3]}	ジュール/平方メートル/ヘルツ	J⋅m ⁻² ⋅Hz ⁻¹	M ⋅ T ⁻¹	単位周波数または波長あたりの表面への放射量。後者は通常、J⋅m ⁻² ⋅nm ⁻¹で測定されます。これは「スペクトルフルエンス」と呼ばれることもあります。
スペクトル露出	$H e, λ$ ^{[注 4]}	ジュール/平方メートル、/メートル	J/m ³	M ⋅ L ⁻¹ ⋅ T ⁻²
参照: SI 放射測定測光

^ 標準化団体は、測光量や光子量との混同を避けるために、放射量を接尾辞「e」（「エネルギー」の意）を付けて表記することを推奨しています。
^ abcde 時々使用される代替記号:放射エネルギーの場合は $W$ または $E$ 、放射束の場合は $P$ または $F 、放射照度の場合は$ $I$ 、放射出射度の場合は $W。$
^ abcdefg単位周波数あたりに与えられたスペクトル量は、接尾辞「 ν」（ギリシャ文字のnu、測光量を示す文字「v」と混同しないでください）で表されます。
^ abcdefg単位波長あたりに与えられたスペクトル量は接尾辞「 λ 」で表されます。
^ ab 方向量は接尾辞「Ω」で表されます。

参照

参考文献

^ abc 「断熱 - 輻射による熱伝達 - 物理量および定義」ISO 9288:1989 . ISOカタログ. 1989. 2015年3月15日閲覧。

さらに読む

ボイド、ロバート(1983).放射測定法と光放射の検出 (純粋・応用光学シリーズ) . Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-86188-1。

[note-suffix-e-2] 標準化団体は、測光量や光子量との混同を避けるために、放射量を接尾辞「e」（「エネルギー」の意）を付けて表記することを推奨しています。

[note-alternative-symbol-radiometric-3] 時々使用される代替記号:放射エネルギーの場合は $W$ または $E$ 、放射束の場合は $P$ または $F 、放射照度の場合は$ $I$ 、放射出射度の場合は $W。$

[note-suffix-nu-4] 単位周波数あたりに与えられたスペクトル量は、接尾辞「 ν」（ギリシャ文字のnu、測光量を示す文字「v」と混同しないでください）で表されます。

[note-suffix-lambda-5] 単位波長あたりに与えられたスペクトル量は接尾辞「 λ 」で表されます。

[note-suffix-omega-6] 方向量は接尾辞「Ω」で表されます。

[ISO_9288-1989-1] 「断熱 - 輻射による熱伝達 - 物理量および定義」ISO 9288:1989 . ISOカタログ. 1989. 2015年3月15日閲覧。