放射測定

放射測定法は、可視光を含む電磁放射を測定するための一連の技術です。光学における放射測定法は、空間における放射の強度分布を特徴づけるものであり、光度測定法は光と人間の眼の相互作用を特徴づけるものです。

放射測定と測光法の基本的な違いは、放射測定法は光放射スペクトル全体をカバーできるのに対し、 ^{[1]測光法は}可視スペクトルに限定されていることです。^[2]しかし、放射測定法の定義の中には、電磁放射スペクトルの他の部分を含むものもあり、^[3]^[4] 、一部の用語集では、人間の視覚系の分光感度に応じて波長ごとに関連する量を重み付けするように測光法を定義しています。 ^[5]そのため、測光法は放射測定法の一種と考えることができます。^{[6]放射測定法は、}光子計数などの量子技術とは異なります。

放射計を用いて放射束を測定し、物体や気体の温度を測定することを高温測定法といいます。携帯型の高温計は、赤外線温度計として販売されることが多いです。

放射測定法は天文学、特に電波天文学において重要であり、地球リモートセンシングにおいて重要な役割を果たしています。光学において放射測定法に分類される測定技術は、一部の天文学分野では光学用語の用法とは逆に測光法と呼ばれています。

分光放射測定法は、狭い波長帯域における絶対放射量の測定である。^[7]

放射量

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
放射状の発散	$私 [$ ^{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。

放射測定係数
v
t
e
量		SI単位	注記
名前	Sym.	SI単位	注記
半球放射率	$ε$	—	表面の放射発散度を、その表面と同じ温度の黒体の放射発散度で割った値。
スペクトル半球放射率	$ε ν$ $ε λ$	—	表面のスペクトル発散度を、その表面と同じ温度の黒体のスペクトル発散度で割ったもの。
指向性放射率	$εΩ $	—	表面から放射される放射輝度を、その表面と同じ温度の黒体から放射される放射輝度で割ったもの。
スペクトル方向放射率	$ε Ω、 ν$ $ε Ω、 λ$	—	表面から放射されるスペクトル放射輝度を、その表面と同じ温度の黒体のスペクトル放射輝度で割ったもの。
半球吸収率	$あ$	—	表面によって吸収される放射束を、その表面で受光される放射束で割った値。これは「吸光度」と混同しないでください。
スペクトル半球吸収率	$A ν$ $A λ$	—	表面によって吸収されるスペクトルフラックスを、その表面で受光されるスペクトルフラックスで割ったもの。これは「スペクトル吸光度」と混同しないでください。
方向性吸収率	$AΩ $	—	表面によって吸収される放射輝度を、その表面に入射する放射輝度で割った値。これは「吸光度」と混同しないでください。
スペクトル方向吸収率	$A Ω、 ν$ $A Ω、 λ$	—	表面によって吸収される分光放射輝度を、その表面に入射する分光放射輝度で割った値。これは「分光吸光度」と混同しないように注意する。
半球反射率	$R$	—	表面によって反射された放射束を、その表面で受けた放射束で割ったもの。
スペクトル半球反射率	$R ν$ $R λ$	—	表面によって反射されたスペクトルフラックスを、その表面で受信されたスペクトルフラックスで割ったもの。
方向性反射率	$RΩ $	—	表面で反射された放射輝度を、その表面で受けた放射輝度で割ったもの。
スペクトル方向反射率	$R Ω, ν$ $R Ω, λ$	—	表面で反射されたスペクトル放射輝度を、その表面で受けたスペクトル放射輝度で割ったもの。
半球透過率	$T$	—	表面から透過した放射束を、その表面で受けた放射束で割ったもの。
スペクトル半球透過率	$T ν$ $T λ$	—	表面を透過したスペクトルフラックスを、その表面で受信されたスペクトルフラックスで割ったもの。
指向性透過率	$TΩ $	—	表面から透過した放射輝度を、その表面で受けた放射輝度で割ったもの。
スペクトル方向透過率	$T Ω,ν$ $T Ω, λ$	—	表面から透過したスペクトル放射輝度を、その表面で受けたスペクトル放射輝度で割ったもの。
半球減衰係数	$μ$	メートル⁻¹	単位長さあたりの体積によって吸収および散乱される放射束を、その体積によって受信される放射束で割ったもの。
スペクトル半球減衰係数	$μ ν$ $μ λ$	メートル⁻¹	単位長さあたりの体積によって吸収および散乱されるスペクトル放射束を、その体積によって受信されるスペクトル放射束で割ったもの。
方向性減衰係数	$μΩ $	メートル⁻¹	単位長さあたりの体積によって吸収および散乱される放射輝度を、その体積によって受信される放射輝度で割ったもの。
スペクトル方向減衰係数	$μΩ 、 ν$ $μΩ 、 λ$	メートル⁻¹	単位長さあたりの体積によって吸収および散乱されるスペクトル放射輝度を、その体積によって受信されるスペクトル放射輝度で割ったもの。

積分およびスペクトル放射量

積分量（放射束など）はすべての波長または周波数の放射の総合的な効果を記述するのに対し、スペクトル量（スペクトルパワーなど）は単一の波長 $λ$ または周波数 $ν$ の放射の効果を記述します。各積分量には対応するスペクトル量があり、スペクトル量は積分量を対象とする周波数または波長の範囲で割った値として定義されます。^[8]例えば、放射束 Φ _{e は}スペクトルパワー Φ _{e, $λ$}および Φ _{e, $ν$}に対応します。

積分量のスペクトル対応を得るには、極限遷移が必要です。これは、正確に要求された波長の光子の存在確率がゼロであるという考えに由来します。放射束を例に、これらの関係を示しましょう。

積分フラックス（単位はW）：波長によるスペクトルフラックス（単位はW/ m）：ここで、は微小波長間隔における放射の放射フラックスです。波長を横軸にプロットしたグラフの下の面積は、全放射フラックスに等しくなります。 $\Phi _{\mathrm {e} }.$ $\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\lambda },$ $d\Phi _{\mathrm {e} }$ $[\lambda -{d\lambda \over 2},\lambda +{d\lambda \over 2}]$

周波数によるスペクトルフラックス（単位はW/ Hz） :ここで、は小さな周波数間隔における放射の放射フラックスです。周波数を横軸にとったプロットの下の面積は、全放射フラックスに等しくなります。 $\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\nu },$ $d\Phi _{\mathrm {e} }$ $[\nu -{d\nu \over 2},\nu +{d\nu \over 2}]$

$波長λ$ と周波数 $ν$ によるスペクトル量は互いに関連しており、2つの変数の積は光速（）である。 $\lambda \cdot \nu =c$

\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={c \over \lambda ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\nu },

またはまたは

\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={c \over \nu ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda },

\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }=\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }.

積分量はスペクトル量の積分によって得られる。

$\Phi _{\mathrm {e} }=\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\nu =\int _{0}^{\infty }\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\ln \lambda =\int _{0}^{\infty }\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\ln \nu .$

参照

参考文献

^ CIE (2020). e-ILV, CIE S 017:2020, International Lighting Vocabulary (2 ed.) のオンライン版. ウィーン:国際照明委員会. §17-25-005, 放射測定法. 2025年12月7日閲覧。
^ IES (2022). ANSI/IES LS-1-22, 照明科学：照明工学の命名法と定義. ニューヨーク：照明工学協会. §8.4, 測光法. 2025年12月7日閲覧。
^ IES (2022). ANSI/IES LS-1-22, 照明科学：照明工学における命名法と定義. ニューヨーク：照明工学協会. §8.3, 放射測定法. 2025年12月7日閲覧。
^ IUPAC (2019). IUPAC勧告：化学用語集（ゴールドブック）（第2版）. ノースカロライナ州リサーチトライアングルパーク：国際純正応用化学連合. §R05115, 放射測定. doi :10.1351/goldbook . 2025年12月7日閲覧。
^ CIE (2020). e-ILV, CIE S 017:2020, International Lighting Vocabulary (2 ed.) のオンライン版. ウィーン:国際照明委員会. §17-25-013, 測光法. 2025年12月7日閲覧。
^ DiLaura, David L.; Houser, Kevin W.; Mistrick, Richard G.; Steffy, Gary R. (2011). 『照明ハンドブック：参考資料と応用』（第10版）. ニューヨーク：照明工学協会. p. 9.1. ISBN 978-087995-241-9. OCLC 739932332。
^ レスリー・D・ストロベル＆リチャード・D・ザキア（1993年）『フォーカル写真百科事典』（第3版）フォーカル・プレス、115ページ。ISBN 0-240-51417-3.分光放射測定法焦点写真百科事典。
^ 「ISO 80000-7:2019 - 量及び単位、パート7：光及び放射線」ISO . 2013年8月20日. 2023年12月9日閲覧。

外部リンク

放射測定法と測光法に関する FAQ Jim Palmer 教授の放射測定法に関する FAQ ページ (アリゾナ大学光学科学学部)。

[note-suffix-e-8] 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-9] 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-10] 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-11] 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-12] 方向量は接尾辞「Ω」で表されます。

[CIE-1] CIE (2020). e-ILV, CIE S 017:2020, International Lighting Vocabulary (2 ed.) のオンライン版. ウィーン:国際照明委員会. §17-25-005, 放射測定法. 2025年12月7日閲覧。

[IES-2] IES (2022). ANSI/IES LS-1-22, 照明科学：照明工学の命名法と定義. ニューヨーク：照明工学協会. §8.4, 測光法. 2025年12月7日閲覧。

[3] IES (2022). ANSI/IES LS-1-22, 照明科学：照明工学における命名法と定義. ニューヨーク：照明工学協会. §8.3, 放射測定法. 2025年12月7日閲覧。

[IUPAC-4] IUPAC (2019). IUPAC勧告：化学用語集（ゴールドブック）（第2版）. ノースカロライナ州リサーチトライアングルパーク：国際純正応用化学連合. §R05115, 放射測定. doi :10.1351/goldbook . 2025年12月7日閲覧。

[5] CIE (2020). e-ILV, CIE S 017:2020, International Lighting Vocabulary (2 ed.) のオンライン版. ウィーン:国際照明委員会. §17-25-013, 測光法. 2025年12月7日閲覧。

[HB-10-6] DiLaura, David L.; Houser, Kevin W.; Mistrick, Richard G.; Steffy, Gary R. (2011). 『照明ハンドブック：参考資料と応用』（第10版）. ニューヨーク：照明工学協会. p. 9.1. ISBN 978-087995-241-9. OCLC 739932332。

[7] レスリー・D・ストロベル＆リチャード・D・ザキア（1993年）『フォーカル写真百科事典』（第3版）フォーカル・プレス、115ページ。ISBN 0-240-51417-3.分光放射測定法焦点写真百科事典。

[ISO_2013_i869-13] 「ISO 80000-7:2019 - 量及び単位、パート7：光及び放射線」ISO . 2013年8月20日. 2023年12月9日閲覧。

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