กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

การวัดรังสี

การวัดรังสีเป็นชุดของเทคนิคสำหรับการวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารวมถึงแสงที่มองเห็นได้เทคนิคการวัดรังสีในทางทัศนศาสตร์ จะอธิบายลักษณะการกระจาย พลังงานของรังสีในอวกาศ ซึ่งแตกต่างจาก เทคนิค

การวัดรังสี

การเปรียบเทียบปริมาณทางโฟโตเมตริกและเรดิโอเมตริก

การวัดรังสีเป็นชุดของเทคนิคสำหรับการวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารวมถึงแสงที่มองเห็นได้เทคนิคการวัดรังสีในทางทัศนศาสตร์ จะอธิบายลักษณะการกระจาย พลังงานของรังสีในอวกาศ ซึ่งแตกต่างจาก เทคนิค การวัดแสงที่อธิบายปฏิสัมพันธ์ของแสงกับดวงตาของมนุษย์

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการวัดรังสีและการวัดแสงคือ การวัดรังสีสามารถครอบคลุม สเปกตรัมรังสีแสงทั้งหมดได้[ 1 ]ในขณะที่การวัดแสงจำกัดอยู่เฉพาะสเปกตรัมที่มองเห็นได้ [ 2 ] อย่างไรก็ตามคำจำกัดความของการวัดรังสีบางส่วนรวมถึงส่วนอื่นๆ ของสเปกตรัมรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า[ 3 ] [ 4 ]และพจนานุกรมบางเล่มกำหนดการวัดแสงโดยให้ปริมาณที่เกี่ยวข้องถูกถ่วงน้ำหนักด้วยความยาวคลื่นตามความไวต่อสเปกตรัมของระบบการมองเห็นของมนุษย์[ 5 ]ดังนั้น การวัดแสงจึงอาจถือได้ว่าเป็นการวัดรังสีชนิดหนึ่ง[ 6 ]การวัดรังสีแตกต่างจาก เทคนิค ควอนตัมเช่น การนับโฟตอน

การใช้เครื่องวัดรังสีเพื่อกำหนดอุณหภูมิของวัตถุและก๊าซโดยการวัดฟลักซ์รังสีเรียกว่าการวัดอุณหภูมิด้วยความร้อน (pyrometry ) อุปกรณ์วัดอุณหภูมิด้วยความร้อนแบบพกพามักวางจำหน่ายในชื่อเทอร์โมมิเตอร์ อินฟราเรด

การวัดรังสีมีความสำคัญในทางดาราศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาราศาสตร์วิทยุและมีบทบาทสำคัญในการสำรวจระยะไกลของโลกเทคนิคการวัดที่จัดอยู่ในประเภทการวัดรังสีในทางทัศนศาสตร์นั้น ในบางการประยุกต์ใช้ทางดาราศาสตร์เรียกว่าการวัดแสงซึ่งตรงกันข้ามกับการใช้คำในทางทัศนศาสตร์

การวัด สเปกตรัมรังสีเป็นการวัดปริมาณรังสีสัมบูรณ์ในช่วงความยาวคลื่นแคบๆ[ 7 ]

ปริมาณทางรังสีวิทยา

ปริมาณ หน่วย มิติ หมายเหตุ
ชื่อ สัญลักษณ์[ nb 1 ]ชื่อ เครื่องหมาย
พลังงานรังสีQ e [ nb 2 ]จูลเจML 2T −2พลังงานจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ความหนาแน่นของพลังงานรังสีเราจูลต่อลูกบาศก์เมตร จูล/ม. 3ML −1T −2พลังงานรังสีต่อหน่วยปริมาตร
ฟลักซ์การแผ่รังสีΦ e [ nb 2 ]วัตต์W = จูล/วินาที ML 2T −3พลังงานรังสีที่ปล่อยออกมา สะท้อน ส่งผ่าน หรือรับเข้ามาต่อหน่วยเวลา บางครั้งเรียกว่า "กำลังรังสี" และในทางดาราศาสตร์ เรียกว่า "ความสว่าง "
ฟลักซ์สเปกตรัมΦ e, ν [ nb 3 ]วัตต์ต่อเฮิรตซ์W/ HzML 2T −2ฟลัก ซ์ การแผ่รังสีต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น โดยทั่วไปหน่วยความยาวคลื่นจะวัดเป็นW⋅nm⁻¹
Φ e, λ [ nb 4 ]วัตต์ต่อเมตร ว/ม. −3
ความเข้มของการแผ่รังสีI e,Ω [ nb 5 ]วัตต์ต่อสเตอเรเดียนดับเบิลยูเอสอาร์ML 2T −3ปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมา สะท้อน ส่งผ่าน หรือรับ ต่อหน่วยมุมตัน นี่คือปริมาณ ที่แสดงทิศทาง
ความเข้มสเปกตรัมI e,Ω, ν [ nb 3 ]วัตต์ต่อสเตอเรเดียนต่อเฮิรตซ์ W⋅sr −1 ⋅Hz −1ML 2T −2ความเข้มของการแผ่รังสีต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น โดยทั่วไปหน่วยความยาวคลื่นจะวัดเป็น W⋅sr −1 ⋅nm −1ซึ่งเป็นปริมาณ ที่แสดงทิศทาง
I e,Ω, λ [ nb 4 ]วัตต์ต่อสเตอเรเดียนต่อเมตร W⋅sr −1 ⋅m −1−3
ความเปล่งประกายL e,Ω [ nb 5 ]วัตต์ต่อสเตอเรเดียนต่อตารางเมตร W⋅sr −1 ⋅m −2ที−3ปริมาณรังสีที่แผ่ สะท้อน ส่งผ่าน หรือรับโดยพื้นผิวต่อหน่วยมุมตัน ต่อหน่วยพื้นที่ฉาย นี่คือ ปริมาณ ที่มีทิศทางบางครั้งเรียกว่า "ความเข้ม"
ความสว่างสเปกตรัมความเข้มจำเพาะ L e,Ω, ν [ nb 3 ]วัตต์ต่อสเตอเรเดียนต่อตารางเมตรต่อเฮิรตซ์ W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1ที−2ความสว่างของพื้นผิวต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น โดยทั่วไปหน่วยความยาวคลื่นจะวัดเป็น W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1ซึ่งเป็น ปริมาณ ที่แสดงทิศทางบางครั้งเรียกว่า "ความเข้มสเปกตรัม"
L e,Ω, λ [ nb 4 ]วัตต์ต่อสเตอเรเดียนต่อตารางเมตรต่อเมตร W⋅sr −1 ⋅m −3ML −1T −3
ความหนาแน่น ของฟลักซ์การแผ่รังสีอีอี[ nb 2 ]วัตต์ต่อตารางเมตร วัตต์/ ตร.ม.ที−3ปริมาณรังสีที่พื้นผิวได้รับต่อหน่วยพื้นที่ บางครั้งเรียกว่า "ความเข้ม"
ความเข้มของการแผ่รังสีสเปกตรัมความหนาแน่นของฟลักซ์สเปกตรัมE e, ν [ nb 3 ]วัตต์ต่อตารางเมตรต่อเฮิรตซ์ W⋅m −2 ⋅Hz −1ที−2ความเข้มของการแผ่รังสีของพื้นผิวต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น บางครั้งเรียกว่า "ความเข้มสเปกตรัม" หน่วยที่ไม่ใช่ SI ของความหนาแน่นฟลักซ์สเปกตรัม ได้แก่จานสกี ( jansky )1 Jy =10 −26  W⋅m −2 ⋅Hz −1 ) และหน่วยฟลักซ์พลังงานแสงอาทิตย์ (1 หน่วยกิต =10 −22  W⋅m −2 ⋅Hz −1 =10 4  Jy )
E e, λ [ nb 4 ]วัตต์ต่อตารางเมตร ต่อเมตร วัตต์/ ตร.ม.ML −1T −3
เรดิโอซิตี้เจอี[ nb 2 ]วัตต์ต่อตารางเมตร วัตต์/ ตร.ม.ที−3ปริมาณรังสีที่ออกจากพื้นผิว (ที่ปล่อยออกมา สะท้อน และส่งผ่าน) ต่อหน่วยพื้นที่ บางครั้งเรียกว่า "ความเข้ม"
รังสีสเปกตรัมJ e, ν [ nb 3 ]วัตต์ต่อตารางเมตรต่อเฮิรตซ์ W⋅m −2 ⋅Hz −1ที−2ค่าการแผ่รังสีของพื้นผิวต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น โดยทั่วไปหน่วยความยาวคลื่นจะวัดเป็น W⋅m −2 ⋅nm −1บางครั้งเรียกค่านี้ว่า "ความเข้มสเปกตรัม"
J e, λ [ nb 4 ]วัตต์ต่อตารางเมตร ต่อเมตร วัตต์/ ตร.ม.ML −1T −3
การจากไปอย่างเปล่งประกายM e [ nb 2 ]วัตต์ต่อตารางเมตร วัตต์/ ตร.ม.ที−3ปริมาณรังสีที่แผ่ออกมาจากพื้นผิวต่อหน่วยพื้นที่ นี่คือส่วนประกอบที่แผ่ออกมาของรังสีความร้อน คำว่า "การแผ่รังสี" (Radiant emittance) เป็นคำเก่าที่ใช้เรียกปริมาณนี้ บางครั้งก็เรียกว่า "ความเข้ม" (intensity) ด้วย
การเปล่งแสงสเปกตรัมM e, ν [ nb 3 ]วัตต์ต่อตารางเมตรต่อเฮิรตซ์ W⋅m −2 ⋅Hz −1ที−2การแผ่รังสีของพื้นผิวต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น โดยทั่วไปหน่วยความยาวคลื่นจะวัดเป็น W⋅m⁻²⋅nm⁻¹ " การแผ่รังสี เชิง สเปกตรัม" เป็นคำเก่าที่ใช้เรียกปริมาณนี้ บางครั้งก็เรียกว่า "ความเข้มเชิงสเปกตรัม" ด้วย
M e, λ [ nb 4 ]วัตต์ต่อตารางเมตร ต่อเมตร วัตต์/ ตร.ม.ML −1T −3
การได้รับรังสีเขาจูลต่อตารางเมตร จูล/ม. 2ที−2พลังงานรังสีที่พื้นผิว ได้รับต่อ หน่วยพื้นที่ หรือเทียบเท่ากับความเข้มของรังสีที่ ตกกระทบ พื้นผิวโดยรวมตลอดช่วงเวลาการฉายรังสี บางครั้งเรียกอีกอย่างว่า "ฟลักซ์รังสี" (radiant fluence)
การเปิดรับแสงสเปกตรัมH e, ν [ nb 3 ]จูลต่อตารางเมตรต่อเฮิรตซ์ J⋅m −2 ⋅Hz −1MT −1ปริมาณรังสีที่ตกกระทบพื้นผิวต่อหน่วยความถี่หรือความยาวคลื่น โดยทั่วไปหน่วยความยาวคลื่นจะวัดเป็น J⋅m −2 ⋅nm −1ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "ฟลักซ์สเปกตรัม"
H e, λ [ nb 4 ]จูลต่อตารางเมตร ต่อเมตร จูล/ม. 3ML −1T −2
ดูเพิ่มเติม:
  1. ^องค์กรมาตรฐานแนะนำว่าปริมาณ ทางรังสีวิทยา ควรมีคำต่อท้าย "e" (สำหรับ "พลังงาน") เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนกับปริมาณทาง โฟโตเมตริกหรือ โฟตอน
  2. ^ a b c d eสัญลักษณ์ทางเลือกที่อาจพบเห็นได้: WหรือEสำหรับพลังงานการแผ่รังสี, PหรือFสำหรับฟลักซ์การแผ่รังสี, Iสำหรับความเข้มของการแผ่รังสี, Wสำหรับการแผ่รังสีออก
  3. ^ a b c d e f gปริมาณสเปกตรัมที่ระบุต่อหน่วยความถี่จะใช้คำต่อท้าย " ν " (อักษรกรีกnuซึ่งไม่ควรสับสนกับอักษร "v" ที่บ่งบอกถึงปริมาณทางโฟโตเมตริก)
  4. ^ a b c d e f gปริมาณสเปกตรัมที่ระบุต่อหน่วยความยาวคลื่นจะใช้คำต่อท้าย " λ "
  5. ปริมาณ เชิงทิศทางจะแสดงด้วยคำต่อท้าย " Ω "
ปริมาณ หน่วย SI หมายเหตุ
ชื่อ ซิม.
การแผ่รังสีของซีกทรงกลมεไม่มีข้อมูลค่าการแผ่รังสีของพื้นผิวหารด้วยค่าการแผ่รังสีของวัตถุดำที่อุณหภูมิเดียวกันกับพื้นผิวนั้น
ค่าการแผ่รังสีสเปกตรัมครึ่งทรงกลมε ν ε λไม่มีข้อมูลค่าความสว่างสเปกตรัมของพื้นผิวหารด้วยค่าความสว่างสเปกตรัมของวัตถุดำที่อุณหภูมิเดียวกันกับพื้นผิวนั้น
การแผ่รังสีตามทิศทางε Ωไม่มีข้อมูลปริมาณรังสีที่แผ่ออกมาจากพื้นผิวหารด้วยปริมาณรังสีที่แผ่ออกมาจากวัตถุดำที่อุณหภูมิเดียวกันกับพื้นผิวนั้น
การแผ่รังสีแบบทิศทางสเปกตรัมε Ω, ν ε Ω, λไม่มีข้อมูลค่าความสว่างสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิว หารด้วยค่าความสว่างสเปกตรัมของวัตถุดำที่อุณหภูมิเดียวกันกับพื้นผิวนั้น
การดูดกลืนแสงแบบครึ่งทรงกลมเอไม่มีข้อมูลปริมาณรังสีที่พื้นผิวดูดซับหารด้วยปริมาณรังสีที่พื้นผิวได้รับ สิ่งนี้ไม่ควรสับสนกับ " ค่าการดูดกลืนแสง "
การดูดกลืนสเปกตรัมครึ่งทรงกลมA ν A λไม่มีข้อมูลปริมาณรังสีสเปกตรัมที่ถูกดูดซับโดยพื้นผิวหารด้วยปริมาณรังสีสเปกตรัมที่พื้นผิวนั้นได้รับ ไม่ควรสับสนกับ " การดูดกลืนรังสีสเปกตรัม "
การดูดซับแบบมีทิศทางΩไม่มีข้อมูลปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับโดยพื้นผิว หารด้วยปริมาณรังสีที่ตกกระทบลงบนพื้นผิวนั้น อย่าสับสนกับ " ค่าการดูดกลืนแสง "
การดูดกลืนแสงตามทิศทางสเปกตรัมA Ω, ν A Ω, λไม่มีข้อมูลค่าความสว่างเชิงสเปกตรัมที่ถูกดูดซับโดยพื้นผิว หารด้วยค่าความสว่างเชิงสเปกตรัมที่ตกกระทบลงบนพื้นผิวนั้น ไม่ควรสับสนกับ " การดูดกลืนเชิงสเปกตรัม "
การสะท้อนแสงแบบครึ่งทรงกลมอาร์ไม่มีข้อมูลฟลักซ์การแผ่รังสีที่สะท้อนจากพื้นผิวหารด้วยฟลักซ์การแผ่รังสีที่พื้นผิวนั้นได้รับ
การสะท้อนแสงครึ่งทรงกลมเชิงสเปกตรัมR ν R λไม่มีข้อมูลปริมาณสเปกตรัมที่สะท้อนจากพื้นผิวหารด้วยปริมาณสเปกตรัมที่พื้นผิวนั้นรับเข้ามา
การสะท้อนแสงตามทิศทางอาร์Ωไม่มีข้อมูลความสว่างที่สะท้อนจากพื้นผิวหารด้วยความสว่างที่พื้นผิวนั้นได้รับ
การสะท้อนแสงตามทิศทางสเปกตรัมR Ω, ν R Ω, ​​λไม่มีข้อมูลความสว่างเชิงสเปกตรัมที่สะท้อนจากพื้นผิวหารด้วยความสว่างเชิงสเปกตรัมที่พื้นผิวนั้นได้รับ
การส่งผ่านทรงครึ่งวงกลมทีไม่มีข้อมูลฟลักซ์การแผ่รังสีที่ส่งผ่านพื้นผิวหารด้วยฟลักซ์การแผ่รังสีที่พื้นผิวนั้นได้รับ
การส่งผ่านสเปกตรัมครึ่งทรงกลมทีνทีλไม่มีข้อมูลปริมาณสเปกตรัมที่ส่งผ่านพื้นผิวหารด้วยปริมาณสเปกตรัมที่พื้นผิวนั้นรับเข้ามา
การส่งผ่านทิศทางทีΩไม่มีข้อมูลปริมาณรังสีที่ส่งผ่านจากพื้นผิวหารด้วยปริมาณรังสีที่พื้นผิวนั้นรับเข้ามา
การส่งผ่านทิศทางสเปกตรัมT Ω,ν T Ω, λไม่มีข้อมูลค่าความสว่างสเปกตรัมที่ส่งผ่านโดยพื้นผิวหารด้วยค่าความสว่างสเปกตรัมที่พื้นผิวนั้นได้รับ
สัมประสิทธิ์การลดทอนของซีกทรงกลมμ−1ปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับและกระเจิงโดยปริมาตรต่อหน่วยความยาว หารด้วยปริมาณรังสีที่ปริมาตรนั้นได้รับ
สัมประสิทธิ์การลดทอนสเปกตรัมครึ่งทรงกลมμ ν μ λ−1ปริมาณรังสีสเปกตรัมที่ถูกดูดซับและกระเจิงโดยปริมาตรต่อหน่วยความยาว หารด้วยปริมาณรังสีที่ปริมาตรนั้นได้รับ
สัมประสิทธิ์การลดทอนตามทิศทางμ Ω−1ปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับและกระเจิงโดยปริมาตรต่อหน่วยความยาว หารด้วยปริมาณรังสีที่ปริมาตรนั้นได้รับ
สัมประสิทธิ์การลดทอนทิศทางสเปกตรัมμ Ω, ν μ Ω, λ−1ปริมาณรังสีสเปกตรัมที่ถูกดูดซับและกระเจิงโดยปริมาตรต่อหน่วยความยาว หารด้วยปริมาณรังสีที่ปริมาตรนั้นได้รับ

ปริมาณรังสีเชิงปริพันธ์และเชิงสเปกตรัม

ปริมาณอินทิกรัล (เช่น ฟลักซ์การแผ่รังสี ) อธิบายผลรวมของการแผ่รังสีของความยาวคลื่นหรือความถี่ ทั้งหมด ในขณะที่ปริมาณสเปกตรัม (เช่น กำลังสเปกตรัม ) อธิบายผลของการแผ่รังสีของความยาวคลื่นλหรือความถี่ν เพียงค่าเดียว ปริมาณอิน ทิกรัลแต่ละ ค่า จะมีปริมาณสเปกตรัม ที่สอดคล้องกัน ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของปริมาณอินทิกรัลกับช่วงความถี่หรือความยาวคลื่นที่พิจารณา[ 8 ]ตัวอย่างเช่น ฟลักซ์การแผ่รังสี Φ eสอดคล้องกับกำลังสเปกตรัม Φ e, λและ Φ e , ν

การหาค่าสเปกตรัมที่เทียบเท่ากับปริมาณเชิงปริพันธ์นั้น จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนผ่านแบบลิมิตซึ่งมาจากแนวคิดที่ว่า ความน่าจะเป็นของการมีอยู่ ของโฟ ตอนที่มีความยาวคลื่นที่ต้องการอย่างแม่นยำ นั้นเป็นศูนย์ เราจะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกันโดยใช้ฟลักซ์การแผ่รังสีเป็นตัวอย่าง:

ฟลักซ์รวม (Integral flux) ซึ่งมีหน่วยเป็นW : ฟลักซ์สเปกตรัมตามความยาวคลื่น (Spectral flux by wavelength) ซึ่งมีหน่วยเป็นW/ m : โดยที่คือฟลักซ์การแผ่รังสีในช่วงความยาวคลื่นเล็กๆพื้นที่ใต้กราฟที่มีแกนแนวนอนเป็นความยาวคลื่นเท่ากับฟลักซ์การแผ่รังสีทั้งหมด

ฟลักซ์สเปกตรัมตามความถี่ ซึ่งมีหน่วยเป็นW/ Hz : โดยที่คือฟลักซ์การแผ่รังสีในช่วงความถี่เล็กๆพื้นที่ใต้กราฟที่มีแกนแนวนอนเป็นความถี่ เท่ากับฟลักซ์การแผ่รังสีทั้งหมด

ปริมาณสเปกตรัมตามความยาวคลื่นλและความถี่νมีความสัมพันธ์กัน เนื่องจากผลคูณของตัวแปรทั้งสองคือความเร็วแสง ( ):

หรือหรือ

ปริมาณอินทิกรัลสามารถหาได้จากการอินทิเกรตปริมาณสเปกตรัม:

ดูเพิ่มเติม

  • คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวัดรังสีและการวัดแสง หน้าคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวัดรังสีของศาสตราจารย์จิม พาล์มเมอร์ (วิทยาลัยวิทยาศาสตร์ทางแสง มหาวิทยาลัยแอริโซนา)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiometry&oldid=1328459530 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การวัดรังสี

การวัดรังสีเป็นชุดของเทคนิคสำหรับการวัดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารวมถึงแสงที่มองเห็นได้เทคนิคการวัดรังสีในทางทัศนศาสตร์ จะอธิบายลักษณะการกระจาย พลังงานของรังสีในอวกาศ ซึ่งแตกต่างจาก เทคนิค

ปริมาณรังสีเชิงปริพันธ์และเชิงสเปกตรัม

ปริมาณ อินทิกรัล (เช่น ฟลักซ์การแผ่รังสี ) อธิบายผลรวมของการแผ่รังสีของ ความยาวคลื่น หรือ ความถี่ ทั้งหมด ในขณะที่ปริมาณ สเปกตรัม (เช่น กำลังสเปกตรัม ) อธิบายผลของการแผ่รังสีของความยาวคลื่น λ หรือความถี่ ν เพียงค่าเดียว ปริมาณอิน ทิกรัล แต่ละ ค่า จะมี...

ดูเพิ่มเติม

การสะท้อนแสง เครื่องวัดรังสีไมโครเวฟ การวัดรังสีไอออนไนซ์ การสอบเทียบทางรังสีวิทยา ความละเอียดเชิงรังสี

ลิงก์ภายนอก

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวัดรังสีและการวัดแสง หน้าคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวัดรังสีของศาสตราจารย์จิม พาล์มเมอร์ (วิทยาลัยวิทยาศาสตร์ทางแสง มหาวิทยาลัยแอริโซนา) ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiometry&oldid=1328459530 "