放射照度
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放射照度（ほうしゃしょうど、irradiance）と分光放射照度（ぶんこうほうしゃしょうど、spectral irradiance、まれにスペクトル放射照度とも）とは、放射源から平面状の物体に照射された単位面積あたりの放射束の量を表す物理量である。単位は、国際単位系ではワット毎平方メートル (W/m2)、CGS単位系ではエルグ毎平方センチメートル毎秒（erg⋅cm−2⋅s−1、天文学でよく用いられる）。
放射照度は全周波数における照射量（放射量）を示すが、一方で単位波長あたりの照射量を示す分光放射照度も多く用いられる。分光放射照度の SI 単位は W⋅m−3 であり、また W⋅m−2⋅nm1 も広く用いられる。
定義
放射照度をIとすると以下の式のようになる。
<math>I = \frac{\cos \theta \, d \Phi}{dA} = \cos \theta \int_0^{\infty} \left( \frac{d^2 n_{\lambda}}{dA\,dt}\right) \frac{hc}{\lambda}d\lambda</math> [W⋅m-2]
ただし、 <math>\Phi = \frac{dQ}{dt}, \quad Q = \int_0^{\infty} Q_{\lambda} d\lambda, \quad Q_{\lambda} = n_{\lambda}e_{\lambda}, \quad e_{\lambda} = \frac{hc}{\lambda} </math>
- <math>\Phi</math> は放射束 [W]
- <math>dA</math> は微小面積素 [m2]
- <math>Q</math> は照射されたエネルギー [J]
- <math>\theta</math> は平面状の物体の法線と放射線のなす角 [rad]
- <math>t</math> は時間 [s]
- <math>Q_{\lambda}</math> は波長λの電磁波のエネルギー [J]
- <math>\lambda</math> は電磁波の波長 [m]
- <math>n_{\lambda}</math> は波長λの光子の数
- <math>e_{\lambda}</math> は波長λの光子1個のエネルギー [J]
- <math>h</math> はプランク定数 [J⋅s]
- <math>c</math> は光速 [m⋅s-1]
<math>\theta</math>が大きくなればなるほど平面状の物体に斜めに入射するので、放射照度は低くなる。また、<math>\theta</math>は垂直に放射束が入射するとき0となるので、<math>\cos{\theta} = 1</math> よりこの項は関係なくなる。
特徴
光の照度と対応しており、平面状の物体にエネルギーを照射する時の指標である。放射照度は放射束の入射方向にも依存し、斜めから入射した場合には放射照度が低くなる。放射照度と放射束の違いは、エネルギーを照射している物体の面積を考慮するかしないかである。例えば、同じ放射束を放つアンテナがあるとする。その時、離れた場所にあるパラボラアンテナよりも、近くにあるパラボラアンテナの方が効率よく受信できる。これは近くにあるパラボラアンテナのほうが放射照度が高いからである。
全く同じ単位である放射発散度は平面状のエネルギー放射源の指標であり、照射される対象の指標である放射照度とは異なる。
放射量の国際単位系
| 物理量 | SI単位 | 記号 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 放射エネルギー | ジュール | J | 光における光度エネルギー |
| 放射束 | ワット | W | 光における光束 |
| 放射強度 | ワット毎ステラジアン | W/sr | 光における光度 |
| 放射輝度 | ワット毎ステラジアン毎平方メートル | W/sr/m2 | 光における輝度 |
| 放射照度 | ワット毎平方メートル | W/m2 | 光における照度 |
| 放射発散度 | ワット毎平方メートル | W/m2 | 光における光束発散度 |
| 分光放射輝度 | ワット毎ステラジアン毎立方メートル | W/sr/m3 | |
| 分光放射照度 | ワット毎立方メートル | W/m3 |
