Strumień promieniowania

Strumień promieniowania, także strumień promienisty – energia niesiona przez promieniowanie przechodzące w jednostce czasu przez określoną powierzchnię. Definiuje się go w odniesieniu do fal elektromagnetycznych w tym i światła. Strumień określa się nie tylko dla promieniowania przechodzącego, lecz również dla źródła emitującego; tak zdefiniowany strumień nazywany jest energetycznym strumieniem promieniowania i jest nazywany również mocą promieniowania.

Strumień promieniowania oznaczony $\Phi _{\mathrm {e} }$ („e” od „energetyczny”, aby uniknąć pomylenia z wielkościami fotometrycznymi), określony jest wzorem

$\Phi _{\mathrm {e} }={\frac {\mathrm {d} Q_{\mathrm {e} }}{\mathrm {d} t}},$

gdzie:

$\Phi _{\mathrm {e} }$ – strumień promieniowania,

$\mathrm {d} Q_{\mathrm {e} }$ – energia promienista wypromieniowana, odbita lub przepuszczona przez powierzchnię w czasie $\mathrm {d} t.$

Jednostką miary w układzie SI jest wat.

Strumień promieniowania można mierzyć wykorzystując efekt cieplny wywołany jego absorpcją.

Zredukowany strumień promieniowania to moc promieniowania określana przez urządzenie rejestrujące fale tylko z pewnego zakresu (selektywne), np.:

• strumień świetlny – określany według czułości oka ludzkiego,
• strumień rumieniowy – na podstawie zaczerwienienia skóry człowieka,
• strumień fotoaktywny – według działania na materiały fotograficzne.

Związki z innymi wielkościami radiometrycznymi opisuje radiometria.

Związek z wektorem Poyntinga

Można wykazać, że strumień promieniowania powierzchni to strumień wektora Poyntinga przez tę powierzchnię:

$\Phi _{\mathrm {e} }=\iint _{\Sigma }\mathbf {\vec {S}} \cdot \mathbf {\hat {n}} \,\mathrm {d} A=\iint _{\Sigma }|\mathbf {\vec {S}} |\cos \alpha \,\mathrm {d} A,$

gdzie:

$\Sigma$ – powierzchnia,

$\mathbf {\vec {S}}$ – wektor Poyntinga,

$\mathbf {\hat {n}}$ – Wektor jednostkowy (wersor) normalny tej powierzchni,

$A$ – pole powierzchni,

$\alpha$ – kąt między $\mathbf {\hat {n}}$ a $\mathbf {\vec {S}} .$

Jednak zamiast powyższego stosowana jest unormowana średnia czasowa wektora Poyntinga, gdyż w radiometrii jest to jedyna wielkość, którą detektory promieniowania mogą mierzyć:

$\Phi _{\mathrm {e} }=\iint _{\Sigma }\langle |\mathbf {\vec {S}} |\rangle \cos \alpha \,\mathrm {d} A,$

gdzie < • > jest średnią czasową.