Równanie intensywności promieniowania: wyczerpujące spostrzeżenia

W tym artykule zobaczymy różne czynniki, od których zależy natężenie promieniowania i jakie jest natężenie równania promieniowania.

Intensywność promieniowania to moc wypromieniowana z obiektu, na który padają fale świetlne pod określonym kątem. Energia wypromieniowana z powierzchni jednostkowej obiektu zależy od jego współczynnika emisyjności, temperatury obiektu i jego wymiarów.

Równanie natężenia promieniowania i kąt bryłowy

Intensywność promieniowania to energia wypromieniowana z układu na jednostkę powierzchni, tworzącą stały kąt promieniowania. Tak podane przez równanie,

ja=E/Aθ

Gdzie ja jest intensywność,

A to obszar,

E to wypromieniowana energia,

θ jest kątem bryłowym

Kiedy mierzymy kąt w trzech wymiarach, nazywamy go kątem bryłowym i mierzymy go w steradianach.

Pole powierzchni stożka tworzącego kąt 'θ' wynosi A=θ r². Fale wypromieniowane pod kątem „θ” są emitowane w tym obszarze „A”.

Czytaj więcej na Przykłady przekazywania ciepła przez promieniowanie: krytyczne fakty.

Czy intensywność promieniowania zależy od emisyjności?

Emisyjność obiektu zależy od intensywności fal padających na obiekt, wymiarów, składu i koloru.

Intensywność promieniowania zależy od emisyjności obiektu. Obiekty o ciemnych kolorach emitują bardzo mało promieniowania w porównaniu z obiektami o jasnych kolorach. Stąd natężenie promieniowania będzie większe w przypadku obiektów o jasnym kolorze.

Czy intensywność promieniowania zależy od temperatury?

Intensywność promieniowania zależy od intensywności fal padających i kąta, pod jakim te fale padają.

Jeśli temperatura systemu jest wysoka, to emisja promieniowania jest większa od systemu. Intensywność światła będzie odpowiedzialna za wzrost temperatury układu w miarę wzrostu zwinności cząsteczek, a tym samym eskalacji natężenia promieniowania.

Moc promieniowania jest wprost proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury według wzoru,

P=ɛΣ AT⁴

Gdzie P jest mocą promieniowania

ɛ to emisyjność obiektu

Σ=5.67* 10^-8 W / m²K⁴ jest stałą Stefana

A to obszar

T to temperatura

Wraz ze wzrostem temperatury układu wzrasta również intensywność promieniowania układu.

Czytaj więcej na Jak ciepło jest przenoszone przez promieniowanie: wyczerpujące wyjaśnienie.

Czy intensywność promieniowania zależy od długości fali?

Promieniowanie o dużym natężeniu zasadniczo składa się z fal o wysokim częstotliwość i energia.

Ponieważ częstotliwość załamywanych fal maleje po oddaniu energii do układu, emitowane fale mają dużą długość fali, a tym samym mniejszą intensywność.

Jeśli weźmiemy pod uwagę długość fali promieniowanej, to teraz możemy zapisać zależność między intensywnością a długością fali równaniem:

I=E/A λθ

Gdzie λ jest długością fali

Długość fali fal emitowanych przez system jest zawsze mniejsza niż długość fali padających fal pochłanianych przez system. Dzieje się tak, ponieważ energia padającego światła jest redukowana przez wchodzenie do gęstszego ośrodka, a energia jest pochłaniana przez system zamieniając ją na energię cieplną, podnosząc w ten sposób temperaturę systemu.

Czytaj więcej na Co to jest rozproszone odbicie promieniowania: szczegółowy wgląd.

Wykres intensywności promieniowania v/s długości fali

Intensywność fali będzie większa, jeśli długość fali jest mała, a wraz ze wzrostem długości fali intensywność będzie się zmniejszać. Jeśli długość fali jest większa, częstotliwość promieniowania jest bardzo mniejsza.

Oto wykres natężenia w stosunku do długości fali promieniowania w różnych temperaturach.

Powyższy wykres wyraźnie wskazuje, że wraz ze wzrostem temperatury układu wzrasta również natężenie emitowanego promieniowania.

Natężenie promieniowania jest bardziej widoczne w widmach, ponieważ światło słoneczne wchodzące do atmosfery ziemskiej ma większą intensywność, która jest pochłaniana przez obiekt. Po emisji intensywność wypromieniowanych fal jest bardzo mniejsza, ponieważ emitowane fale mają większą długość fali.

Czytaj więcej na Intensywność promieniowania.

Czy intensywność promieniowania zależy od odległości?

Jeśli obiekt znajduje się bliżej źródła, promieniowanie padające na obiekt będzie większe.

Promienie światła odbierane przez obiekt w pobliżu źródła są większe, ale gdy obiekt jest oddalany od źródła, intensywność światła odbieranego przez obiekt maleje.

Gdy obiekt znajduje się bliżej źródła, z którego światło pada na obiekt, wówczas promieniowanie otrzymane na jednostkę powierzchni obiektu jest większe. Gdy zwiększamy odległość od źródła i obiektu, obszar objęty promieniami emitowanymi ze źródła zwiększa się, ale promieniowanie otrzymywane na jednostkę powierzchni jest mniejsze, co zmniejsza intensywność światła.

Wykres natężenia promieniowania w zależności od odległości

Oto wykres sporządzony dla zmienności natężenia promieniowania widzianego przez zwiększenie odstępu między źródłem światła a świecącym obiektem.

W miarę jak natężenie światła maleje wraz ze wzrostem odległości od źródła, wykres natężenia światła w stosunku do odległości pokazuje nieco wykładniczą krzywą.

Intensywność światła zależy od tego, ile światła pada na obiekt. Jest to odpowiednik jasności. Jeśli intensywność światła jest większa, to jasność będzie większa, a jeśli mniejsza, będziemy mieli uznane źródło światła.

Często zadawane pytania

Czy światło odbite od wody ma taką samą intensywność jak światło padające?

Długość fali emitowanego promieniowania jest większa w porównaniu z falami padającymi.

Ponieważ foton światła pada na obiekt, energia fotonu jest pochłaniana przez układ, dzięki czemu zmniejsza się natężenie promieniowania.

Dlaczego intensywność promieniowania podczerwonego jest mniejsza niż światła widzialnego?

Intensywność promieniowania zależy od energii fotonu niesionego przez falę i jego częstotliwości.

Kiedy promień widzialny jest pochłaniany przez dowolny obiekt, wypromieniowane fale z obiektu mają większą długość fali w porównaniu ze światłem widzialnym, a zatem natężenie IR jest mniejsze niż światło widzialne.

Jak intensywność zależy od powierzchni obiektu?

Połączenia intensywność jest odwrotnie proporcjonalna do obszaru obiektu.

Im mniejsza powierzchnia obiektu, tym mniejsza będzie jego zdolność do pochłaniania promieniowania, przez co będzie emitował promieniowanie szybciej niż obiekt o większych rozmiarach, przeciwnie, intensywność emitowanego promieniowania będzie większa.

Jak intensywność zależy od energii promieniowania?

Jeśli intensywność padającego światła jest większa, to jest oczywiste, że energia związana z fotonem jest wysoka.

Intensywność jest wprost proporcjonalna do energii promieniowania. W momencie uderzenia energia ta jest przekazywana do obiektu, na który pada, stąd emitowane promieniowanie ma mniejszą energię i jest emitowane z mniejszymi częstotliwościami.

Przeczytaj także:

• Co to jest rozproszone odbicie promieniowania