Radiometría

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Técnicas para medir la radiación electromagnética

Comparación de las cantidades fotométricas y radiométricas

La radiometría es un conjunto de técnicas para medir la radiación electromagnética, incluida la luz visible. Las técnicas radiométricas en óptica caracterizan la distribución del poder de la radiación en el espacio, a diferencia de las técnicas fotométricas, que caracterizan la interacción de la luz con el ojo humano. La diferencia fundamental entre la radiometría y la fotometría es que la radiometría proporciona todo el espectro de radiación óptica, mientras que la fotometría se limita al espectro visible. La radiometría es distinta de las técnicas cuánticas como el conteo de fotones.

El uso de radiómetros para determinar la temperatura de objetos y gases midiendo el flujo de radiación se denomina pirometría. Los dispositivos de pirómetro de mano a menudo se comercializan como termómetros infrarrojos.

La radiometría es importante en astronomía, especialmente en radioastronomía, y desempeña un papel importante en la teledetección de la Tierra. Las técnicas de medición categorizadas como radiometría en óptica se denominan fotometría en algunas aplicaciones astronómicas, contrario al uso del término en óptica.

La espectrorradiometría es la medida de cantidades radiométricas absolutas en bandas estrechas de longitud de onda.

Cantidades radiométricas

Unidades de radiometría SI
v
t
e
Cantidad		Dependencia		Dimensión	Notas
Nombre	Signatura	Nombre	Signatura	Signatura	Notas
Energía radiante	Q_e	joule	J	M⋅L²⋅T⁻²	Energía de radiación electromagnética.
Densidad energética radiante	w_e	joule per cubic metre	J/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻²	Energía radiante por volumen de unidad.
Flujo radiante	CCPR_e	#	W = J/s	M⋅L²⋅T⁻³	Energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida, por unidad de tiempo. Esto también se llama "poder radiante", y se llama luminosidad en la Astronomía.
Flujo espectral	CCPR_e,.	watt per hertz	W/Hz	M⋅L²⋅T⁻²	Flujo radiante por frecuencia de unidad o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅nm⁻¹.
Flujo espectral	CCPR_e,λ	watt per metre	W/m	M⋅L⋅T⁻³
Intensidad radiante	I_eΩ	watt per steradian	W/sr	M⋅L²⋅T⁻³	Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido, por ángulo sólido unidad. Esto es un direccional cantidad.
Intensidad espectral	I_EΩ,.	watt per steradian per hertz	W⋅sr⁻¹⋅ Hz⁻¹	M⋅L²⋅T⁻²	Intensidad radiante por frecuencia de unidad o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr⁻¹⋅nm⁻¹. Esto es un direccional cantidad.
Intensidad espectral	I_EΩ,λ	watt per steradian per metre	W⋅sr⁻¹⋅m⁻¹	M⋅L⋅T⁻³
Radiance	L_eΩ	watt per steradian per square metre	W⋅sr⁻¹⋅m⁻²	M⋅T⁻³	Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido por superficie, por unidad ángulo sólido por área proyectada. Esto es un direccional cantidad. Esto es a veces también confuso llamado "intensidad".
Radiante espectral Intensidad específica	L_EΩ,.	watt per steradian per square metre per hertz	W⋅sr⁻¹⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Radiancia de un superficie por frecuencia de unidad o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr⁻¹⋅m⁻²⋅nm⁻¹. Esto es un direccional cantidad. Esto también se llama confusivamente "intensidad del espectro".
Radiante espectral Intensidad específica	L_EΩ,λ	watt per steradian per square metre, per metre	W⋅sr⁻¹⋅m⁻³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
Irradiance Densidad de flujo	E_e	watt per square metre	W/m²	M⋅T⁻³	Flujo radiante recibidos por a superficie por unidad. Esto es a veces también confuso llamado "intensidad".
Radiación espectral Densidad del flujo espectral	E_e,.	watt per square metre per hertz	W⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Irradiance of a superficie por frecuencia de unidad o longitud de onda. Esto a veces también se llama confusivamente "intensidad del espectro". Unidades no-SI de densidad de flujo espectral incluyen jansky (1 Jy = 10⁻²⁶W⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹) y unidad de flujo solar (1 sfu = 10⁻²²W⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹ = 10⁴Jy).
Radiación espectral Densidad del flujo espectral	E_e,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
Radiosidad	J_e	watt per square metre	W/m²	M⋅T⁻³	Flujo radiante salir emitido, reflejado y transmitido por superficie por unidad. Esto es a veces también confuso llamado "intensidad".
Radios espectrales	J_e,.	watt per square metre per hertz	W⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Radiosidad de un superficie por frecuencia de unidad o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m⁻²⋅nm⁻¹. Esto también se llama confusivamente "intensidad del espectro".
Radios espectrales	J_e,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
Salida radiante	M_e	watt per square metre	W/m²	M⋅T⁻³	Flujo radiante emitidas por a superficie por unidad. Este es el componente emitido de la radiosidad. "Radiant emittance" es un antiguo término para esta cantidad. Esto es a veces también confuso llamado "intensidad".
Salida espectacular	M_e,.	watt per square metre per hertz	W⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹	M⋅T⁻²	Salida radiante de un superficie por frecuencia de unidad o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m⁻²⋅nm⁻¹. "Emisión Espetral" es un antiguo término para esta cantidad. Esto a veces también se llama confusivamente "intensidad del espectro".
Salida espectacular	M_e,λ	watt per square metre, per metre	W/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻³
Exposición radiante	H_e	joule per square metre	J/m²	M⋅T⁻²	Energía radiante recibida por superficie por área unidad, o irradiación equivalente de un superficie integrado con el tiempo de irradiación. Esto se llama a veces también "griencia descarada".
Exposición espectral	H_e,.	joule per square metre per hertz	J⋅m⁻²⋅ Hz⁻¹	M⋅T⁻¹	Exposición radiante de un superficie por frecuencia de unidad o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en J⋅m⁻²⋅nm⁻¹. Esto se llama a veces también "fluencia espectro".
Exposición espectral	H_e,λ	joule por metro cuadrado, por metro	J/m³	M⋅L⁻¹⋅T⁻²
Véase también: SI· Radiometría· Fotometría

^ Las organizaciones de estándares recomiendan que las cantidades radiométricas se denoten con sufijo "e" (para "energético") para evitar confusión con cantidades fotométricas o fotones.
^ a b c d e símbolos alternativos a veces vistos: W o E para energía radiante, P o F para el flujo radiante, I para la irradiación, W para salida radiante.
^ a b c d e f g Las cantidades espectaculares dadas por frecuencia de unidad se denotan con sufijo "." (Carta griega nu, no confundirse con una letra "v", indicando una cantidad fotométrica.)
^ a b c d e f g Las cantidades espectaculares dadas por longitud de onda de unidad se denotan con sufijo "λ".
^ a b Las cantidades direccionales se denotan con sufijo "Ω".

Coeficientes de radiometría
v
t
e
Cantidad		Unidades SI	Notas
Nombre	Sym.	Unidades SI	Notas
Emisividad hemisférica	ε	—	Salida radiante de un superficie, dividido por el de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad hemisférica espectral	ε_. o ε_λ	—	Salida espectacular de una superficie, dividido por el de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad de dirección	ε_Ω	—	Radiance emitidas por a superficie, dividido por el emitido por un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad direccional espectral	ε_Ω,. o ε_Ω,λ	—	Radiante espectral emitidas por a superficie, dividido por el de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Absorción hemisférica	A	—	Flujo radiante absorbida por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con "absorbancia".
Absorción hemisférica espectral	A_. o A_λ	—	Flujo espectral absorbida por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con la "absorción del espectro".
Aborción direccional	A_Ω	—	Radiance absorbida por a superficie, dividido por el incidente de radiación sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con "absorbancia".
Aborción direccional espectral	A_Ω,. o A_Ω,λ	—	Radiante espectral absorbida por a superficie, dividido por el incidente de radiancia espectral sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con la "absorción del espectro".
Reflexión hemisférica	R	—	Flujo radiante reflejada por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Reflexión hemisférica espectral	R_. o R_λ	—	Flujo espectral reflejada por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Reflejo orientativo	R_Ω	—	Radiance reflejada por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Reflexión direccional espectral	R_Ω,. o R_Ω,λ	—	Radiante espectral reflejada por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Transmisión hemisférica	T	—	Flujo radiante transmitida por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Transmisión hemisférica espectral	T_. o T_λ	—	Flujo espectral transmitida por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Transmisión de dirección	T_Ω	—	Radiance transmitida por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Transmisión direccional espectral	T_Ω, o T_Ω,λ	—	Radiante espectral transmitida por a superficie, dividido por el recibido por esa superficie.
Coeficiente de atenuación hemisférica	μ	m⁻¹	Flujo radiante absorbida y dispersa por a volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen.
Coeficiente de atenuación hemisférica espectral	μ_. o μ_λ	m⁻¹	Flujo radiante espectral absorbida y dispersa por a volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen.
Coeficiente de atenuación	μ_Ω	m⁻¹	Radiance absorbida y dispersa por a volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen.
Coeficiente de atenuación direccional espectral	μ_Ω,. o μ_Ω,λ	m⁻¹	Radiante espectral absorbida y dispersa por a volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen.

Cantidades radiométricas integrales y espectrales

Las cantidades integrales (como el flujo radiante) describen el efecto total de la radiación de todas las longitudes de onda o frecuencias, mientras que las cantidades espectrales (como la potencia espectral) describen el efecto de la radiación de una sola longitud de onda λ o frecuencia ν. A cada cantidad integral hay cantidades espectrales correspondientes, por ejemplo, el flujo radiante Φ_e corresponde a la potencia espectral Φ_e,λ y Φ_e,ν.

Obtener la contraparte espectral de una cantidad integral requiere una transición de límite. Esto proviene de la idea de que la probabilidad de existencia de fotones de longitud de onda solicitada con precisión es cero. Mostremos la relación entre ellos usando el flujo radiante como ejemplo:

Flujo integral, cuya unidad es W:

Phi _{{mathrm {e}}}.

Flujo espectral por longitud de onda, cuya unidad es W/m:

Phi _{{{mathrm {e}},lambda }}={{mathrm {d}}Phi _{{mathrm {e}}} over {mathrm {d}}lambda },

Donde $mathrm{d}Phi_mathrm{e}$ es el flujo radiante de la radiación en un pequeño intervalo de longitud de onda ${displaystyle [lambda -{mathrm {d} lambda over 2},lambda +{mathrm {d} lambda over 2}]}$ . El área bajo una parcela con eje horizontal longitud de onda equivale al flujo radiante total.

Flujo espectral por frecuencia, cuya unidad es W/Hz:

Phi _{{{mathrm {e}},nu }}={{mathrm {d}}Phi _{{mathrm {e}}} over {mathrm {d}}nu },

Donde $mathrm{d}Phi_mathrm{e}$ es el flujo radiante de la radiación en un intervalo de frecuencia pequeña ${displaystyle [nu -{mathrm {d} nu over 2},nu +{mathrm {d} nu over 2}]}$ . El área bajo una parcela con eje horizontal de frecuencia equivale al flujo radiante total.

Las cantidades espectrales por longitud de onda λ y frecuencia . se relacionan entre sí, ya que el producto de las dos variables es la velocidad de la luz ( ${displaystyle lambda cdot nu =c}$ ):

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

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

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

La cantidad integral se puede obtener mediante la integración de la cantidad espectral:

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

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