Ogled vira Radiometrija

{{short description|tehnike za merjenje elektromagnetnega sevanja}}
[[slika:photometry_radiometry_units.svg|thumb|right|250px|Primerjava glavnih [[fotometrija|fotometričnih]] in radiometričnih [[fizikalna količina|količin]]]]
[[slika:Crookes radiometer.jpg|thumb|right|250px|[[Crookesov radiometer]]. Lopatice se vrtijo, ko so izpostavljene [[svetloba|svetlobi]], s hitrejšim [[vrtenje]]m za močnejšo svetlobo, kar zagotavlja kvantitativno [[merjenje]] [[jakost sevanja|jakosti]] [[elektromagnetno valovanje|elektromagnetnega sevanja]].]]
[[slika:Sphere integrante.jpg|thumb|right|250px|[[Integracijska krogla]], priprava za merjenje [[svetlobni tok|svetlobnega toka]] ali [[odbojnost]]i teles.]]

'''Radiometríja''' je kot veja [[optika|optike]] skupek tehnik za [[merjenje]] [[elektromagnetno valovanje|elektromagnetnega sevanja]], vključno z [[vidna svetloba|vidno svetlobo]] in aktivnosti [[ionizirajoče sevanje|ionizirajočega sevanja]]. Radiometrične tehnike v optiki označujejo porazdelitev [[moč]]i [[sevanje|sevanja]] v [[prostor]]u, v nasprotju s [[fotometrija|fotometričnimi]] tehnikami, ki označujejo interakcijo svetlobe s [[človeško oko|človeškim očesom]]. Bistvena razlika med radiometrijo in fotometrijo je v tem, da radiometrija daje celoten [[spekter]] optičnega sevanja, medtem ko je fotometrija omejena na [[vidni spekter]] med [[valovna dolžina|valovnimi dolžinami]] od 380 (360) do 750–780 (830) [[nanometer|nanometrov]]. Radiometrija se razlikuje od [[kvantna optika|kvantnih]] tehnik, kot je štetje [[foton]]ov. Glavne radiometrične [[fizikalna količina|količine]] so: [[sevalni tok]] <math> \mathit{\Phi}_{\rm e} \!\, </math>, [[jakost sevanja]] <math> I_{\rm e} \!\, </math>, [[obsevanost]] <math> E_{\rm e} \!\, </math>, [[sevalnost]] <math> L_{\rm e} \!\, </math> in [[izsevanost]] (sevalna eksitanca) <math> M_{\rm e} \!\, </math>. Med glavne količine se uvršča tudi [[sevalna energija]] <math> Q_{\rm e} \!\, </math>

Uporaba [[radiometer|radiometrov]] za določanje [[temperatura|temperature]] [[telo (fizika)|teles]] in [[plin]]ov z merjenjem [[sevalni tok|sevalnega toka]] se imenuje [[pirometrija]]. Ročne [[pirometer|pirometrske]] naprave se pogosto tržijo kot [[infrardeči termometer|infrardeči termometri]].

Radiometrija temelji na različnih fizikalnih pojavih, ki nastanejo, ko je [[snov]] izpostavljena sevanju – [[luminiscenca]], [[ionizacija]], nastanek vidnih sledi ipd.

Radiometrija je pomembna v [[astronomija|astronomiji]], zlasti v [[radioastronomija|radioastronomiji]], in ima pomembno vlogo pri [[daljinsko zaznavanje|daljinskem zaznavanju]] [[zemlja|Zemlje]]. Merilne tehnike, ki so v optiki razvrščene kot ''radiometrija'', se v nekaterih astronomskih uporabah imenujejo [[fotometrija (astronomija)|fotometrija]], v nasprotju z uporabo izraza v optiki. Radiometrija se uporablja v [[medicina|medicini]] pri [[radiometrična diagnostika|radiometrični diagnostiki]], v [[arheologija|arheologiji]] pri [[radiokarbonsko datiranje|radiokarbonskem datiranju]], v [[geofizika|geofiziki]] pri [[raziskovalna geofizika|raziskovalni geofiziki]], [[radiometrično datiranje|radiometričnem datiranju]] in [[geološka časovna lestvica|absolutni geokronologiji]].

'''Spektroradiometríja''' je merjenje absolutnih radiometričnih količin v ozkih pasovih valovnih dolžin.{{r|stro-1993}}

== Zgodovina ==

Večina zgodnjih del o radiometriji je bila na področju, ki se sedaj imenuje fotometrija. Med prvimi sta začela meriti svetlobo [[Pierre Bouguer]] leta 1729 in [[Johann Heinrich Lambert]] leta 1760. Bouguer je leta 1729 objavil delo ''Optični esej o zatemnitvi svetlobe'' (''Essai d'optique, sur la gradation de la lumière'').{{r|boug-1729}} Odkril je [[absorpcijski zakon]].  Lambert je prvi točno meril [[jakost|jakost]] svetlobe. V svojem delu ''Fotometrija ali o merjenjih in primerjanju svetlobe, barv in senc'' (''[[Photometria]], sive de mensura et gradibus luminis, colo rum at umbrae'') iz leta 1760 je prvi jasno izluščil pojma [[svetilnost]]i, ki je značilen za svetilo, in [[svetlost]]i, značilne za osvetljeno telo.{{r|lamb-1760}} V njem je objavil svoje raziskave o [[odboj]]u svetlobe in podal [[Lambertov kosinusni zakon|kosinusni zakon]], ki pravi, da sta [[jakost sevanja]] <math> I_{{\rm e}, \Omega} \!\, </math> ali [[svetilnost]] ([[svetlobna jakost]]) <math> I_{\rm v} \!\, </math>, opazovani z idealne difuzno odbojne površine ali idealnega difuznega sevalnika, neposredno sorazmerni s [[kosinus]]om kota <math> \theta \!\, </math> med opazovalčevim vidnim poljem in normalo površine:{{r|RCAEOH}}{{r|smit-2008}}

: <math> I_{{\rm e}, \Omega / {\rm v}} \equiv I = I_{0} \cos \theta \!\, .</math>

[[William Herschel]] je leta 1800 odkril [[infrardeče valovanje|infrardeči]] del spektra. Leta 1801 je [[Johann Wilhelm Ritter]] odkril tudi [[ultravijolično valovanje|ultravijolični]] del. Opazil je, da nevidni žarki tik za vijoličnim koncem vidnega spektra hitreje potemnijo [[papir]], prepojen s [[srebrov klorid|srebrovim kloridom]], kot sama [[vijolična]] svetloba. Imenoval jih je »(de)oksidacijski žarki« (nemško ''de-oxidierende Strahlen''), da bi poudaril [[reaktivnost (kemija)|kemično reaktivnost]] in jih razlikoval od »[[toplotni žarki|toplotnih žarkov]]«, ki jih je leto prej odkril Herschel na drugem koncu vidnega spektra.{{r|herm-1987}}{{r|frer-2009}}{{r|spl00}}

Leta 1873 je [[William Crookes]] izumil [[Crookesov radiometer|radiometer]]. Leta 1874 je odkril [[radiometrski tlak]], ki je veliko večji od [[sevalni tlak|sevalnega]]. Da ima elektromagnetno valovanje značilnost [[gibalna količina|gibalne količine]] in da zato deluje na površino, ki mu je izpostavljena, s tlakom, sta teoretično predvidela [[James Clerk Maxwell]] leta 1871{{r|maxw-1873}} in neodvisno [[Adolfo Bartoli]]{{r|bart-1884}} leta 1876. Leta 1900 je [[Peter Nikolajevič Lebedjev]] potrdil obstoj sevalnega tlaka.{{r|lebe-1901}} [[Ernest Fox Nichols]] in [[Gordon Ferrie Hull]] sta leta 1901 z [[Nicholsov radiometer|Nicholsovim radiometrom]] tudi izmerila sevalni tlak.{{r|nich-1903}} Leta 1923 sta [[Walther Gerlach]] in [[Alice Golsen]] prvič [[točnost|točno]] izmerila sevalni tlak. V skladu s [[klasična fizika|klasično teorijo]] je njun izid pokazal, da je sevalni tlak sorazmeren z [[gostota energijskega toka|gostoto energijskega toka]] svetlobe in neodvisen od njene valovne dolžine.

[[William Weber Coblentz]] je z radiometrom in modificiranim [[Anders Jonas Ångström|Ångströmovim]] [[pirheliometer|pirheliometrom]] leta 1915 meril [[Stefanova konstanta|Stefanovo konstanto]] <math> \sigma \!\, </math>{{r|cobl-1915b}} in prvi potrdil [[Planckov zakon]].{{r|cobl-1915a}} Temeljito je raziskoval infrardeče valovanje.

[[Max Planck]] je po poskusih [[John William Strutt Rayleigh|lorda Rayleigha]], [[Ludwig Edward Boltzmann|Ludwiga Edwarda Boltzmanna]] in drugih leta 1901 razvil teorijo, ki je pravilno pojasnila spektralno porazdelitev sevanja [[črno telo|črnega telesa]]. Planckova teorija je zahtevala domnevo, da sevalna telesa, ki oddajajo [[energija|energijo]] v vir črnega telesa, oddajajo energijo samo v [[mnogokratnik]]ih količine, ki je sorazmerna s frekvenco sevanja. Ta Planckov vpogled je zaslužen za razvoj sodobnih zamisli o [[kvantna mehanika|kvantni]] naravi fizikalnih pojavov. Konstanta sorazmernosti med energijo <math> h \nu \!\, </math> kvantizirane enote svetlobe, pozneje imenovane foton, in njegovo frekvenco <math> \nu \!\, </math> je [[Planckova konstanta]] <math> h \!\, </math>.{{r|parr-2005}}

Eden od utemeljiteljev radiometrije je [[Hans Geiger]], ki je leta 1908 izumil [[Geigerjev števec|števec nabitih delcev]], ki še vedno nosi njegovo ime. Za utemeljitelja velja tudi [[Charles Thomson Rees Wilson|Charles Wilson]], ki je leta 1911 izumil [[meglična celica|meglično celico]], ki omogoča opazovanje poti [[električni naboj|nabitih]] [[osnovni delec|delcev]].

== Radiometrične količine ==

Fizikalne količine, ki se merijo v radiometriji, se imenujejo radiometrične količine (ali energijske količine), in opisujejo prenos energije s sevanjem.

{{radiometrične enote SI}}

== Integralske in spektralne radiometrične količine ==

[[Integral]]ske količine, kot je na primer [[sevalni tok]], opisujejo celotni vpliv sevanja na vse valovne dolžine ali [[frekvenca|frekvence]], [[elektromagnetni spekter|spektralne]] količine, kot je na primer [[spektralna moč]], opisujejo vpliv sevanja na eno valovno dolžino <math> \lambda \!\, </math> ali frekvenco <math> \nu \!\, </math>. Vsaka '''integralska količina''' ima odgovarjajočo '''spektralno količino''', definirano kot količnik integralske količine z obsegom obravnavane frekvence ali valovne dolžine.{{r|ISO 2013 i869}} Sevalni tok <math> \mathit{\Phi}_{\rm e} \!\, </math> na primer odgovarja spektralnima močema, oziroma [[spektralni tok|spektralnima tokovoma]] <math> \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} \!\, </math> in <math> \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} \!\, </math>.{{efn|Ta dva toka opisujeta iste razmere, različno sta indeksirana, gre le za pisanje. Opis preko valovne dolžine ali frekvence je enak, opisuje isto sevanje.}}

Pridobivanje integralski količini odgovarjajoče spektralne zahteva [[limita|limitni prehod]]. To izhaja iz zamisli, da je [[verjetnost]] obstoja fotona z natančno zahtevano valovno dolžino enaka nič. Zgled je razmerje med njima.

Integralski tok, katerega enota je [[vat|W]]:

: <math> \mathit{\Phi}_{\rm e} \!\, . </math>

Spektralni tok po valovni dolžini, katerega enota je {{nobreak|W/[[meter|m]]}}:

: <math> \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} = \frac{\mathrm{d} \mathit{\Phi}_{\rm e}}{\mathrm{d} \lambda} \!\, , </math>

kjer je <math> \mathrm{d} \mathit{\Phi}_{\rm e} \!\, </math> sevalni tok sevanja v majhnem intervalu valovne dolžine <math> \left[ \lambda - \frac{\mathrm{d} \lambda}{2}, \lambda + \frac{\mathrm{d} \lambda}{2} \right] \!\, </math>. Ploščina pod grafom z valovno dolžino kot vodoravno osjo je enaka celotnemu sevalnemu toku.

Spektralni tok po frekvenci, katerega enota je {{nobreak|W/[[herc|Hz]]}}:

: <math> \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} = \frac{\mathrm{d} \mathit{\Phi}_{\rm e}}{\mathrm{d} \nu} \!\, , </math>

kjer je <math> \mathrm{d} \mathit{\Phi}_{\rm e} \!\,  </math> sevalni tok sevanja v majhnem intervalu frekvence <math> \left[ \nu - \frac{\mathrm{d} \nu}{2}, \nu + \frac{\mathrm{d} \nu}{2} \right] \!\, </math>. Ploščina pod grafom s frekvenco kot vodoravno osjo je enaka celotnemu sevalnemu toku.

Spektralne količine po valovni dolžini <math> \lambda \!\, </math> in frekvenci <math> \nu \!\, </math> so med seboj povezane, ker je produkt obeh količin enak [[hitrost svetlobe|hitrosti svetlobe]] (<math> \lambda \, \nu = c \!\, </math>):

: <math> \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} = \frac{c}{\lambda^{2}} \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} \!\, </math> ali <math> \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} = \frac{c}{\nu^{2}} \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} \!\, </math> ali <math> \lambda \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} = \nu \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} \!\, . </math>

Integralska količina se lahko dobi z integracijo spektralne količine:

: <math> \mathit{\Phi}_{\rm e} =
\int_{0}^{\infty} \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} \, \mathrm{d} \lambda =
\int_{0}^{\infty} \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} \, \mathrm{d} \nu =
\int_{0}^{\infty} \lambda \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \lambda} \, \mathrm{d} \ln \lambda =
\int_{0}^{\infty} \nu \mathit{\Phi}_{{\rm e}, \nu} \, \mathrm{d} \ln \nu \!\, . </math>

Sorodna razmerja veljajo za vse radiometrične količine.

== Glej tudi ==

{{div col|colwidth=27em}}
* {{medjezikovna povezava|odsevnost|en|reflectivity}}
* {{medjezikovna povezava|mikrovalovni radiometer|en|microwave radiometer}}
* {{medjezikovna povezava|diferencialni radiometer|en|net radiometer}}
* {{medjezikovna povezava|ionizirano sevanje|en|ionizing radiation#Measurement}}
* {{medjezikovna povezava|radiometrično umerjanje|en|radiometric calibration}}
* {{medjezikovna povezava|radiometrična ločljivost|en|radiometric resolution}}
* {{medjezikovna povezava|barvna globina|en|color depth}}
{{div col end}}

== Opombe ==

{{seznam opomb}}

== Sklici ==

{{refbegin|4|normalfont=yes}}
{{sklici|refs=
<ref name="bart-1884">{{sktxt|Bartoli|1884}}.</ref>
<ref name="boug-1729">{{sktxt|Bouguer|1729}}.</ref>
<ref name="cobl-1915a">{{sktxt|Coblentz|1915a}}.</ref>
<ref name="cobl-1915b">{{sktxt|Coblentz|1915b}}.</ref>
<ref name="frer-2009">{{sktxt|Frercks|Weber|Wiesenfeldt|2009}}.</ref>
<ref name="herm-1987">{{sktxt|Hermann|1987|pp=51–62}}.</ref>
<ref name="lamb-1760">{{sktxt|Lambert|1760}}.</ref>
<ref name="lebe-1901">{{sktxt|Lebedjev|1901}}.</ref>
<ref name="maxw-1873">{{sktxt|Maxwell|1873|pp=391}}.</ref>
<ref name="nich-1903">{{sktxt|Nichols|Hull|1903}}.</ref>
<ref name="parr-2005">{{sktxt|Parr|Datla|Gardner|2005}}.</ref>
<ref name="smit-2008">{{sktxt|Smith|2008|pp=228, 256}}.</ref>
<ref name="stro-1993">{{sktxt|Stroebel|Zakia|1993|pp=[https://archive.org/details/focalencyclopedi00lesl/page/115 115]}}.</ref>
<ref name="ISO 2013 i869">{{navedi splet|title= ISO 80000-7:2019 - Quantities and units, Part 7: Light and radiation|date= 2013-08-20|website= ISO|lang= en|url= https://www.iso.org/standard/64977.html|accessdate= 2023-12-09}}</ref>
<ref name="RCAEOH">RCA Electro-Optics Handbook, str.18 ff</ref>
<ref name="spl00">{{navedi splet|title= Ultraviolet Waves|website= missionscience.nasa.gov|lang= en|url= http://missionscience.nasa.gov/ems/10_ultravioletwaves.html|url-status= dead|archiveurl= https://web.archive.org/web/20110127004149/http://missionscience.nasa.gov/ems/10_ultravioletwaves.html|archivedate= 2011-01-27}}</ref>
}}
{{refend}}

== Viri ==

{{refbegin|1|normalfont=yes}}
* {{citat|last1= Bartoli|first1= Adolfo|authorlink1= Adolfo Bartoli|title= Il calorico raggiante e il secondo principio di termodynamica|journal= [[Nuovo Cimento]]|date= december 1884|volume= 15|pages= 193–202|bibcode= 1884NCim...15..193B|doi= 10.1007/BF02737234|url= http://fisicavolta.unipv.it/percorsi/pdf/press.pdf|accessdate= 2008-03-17|archive-url= https://web.archive.org/web/20081217082457/http://fisicavolta.unipv.it/percorsi/pdf/press.pdf|archive-date= 2008-12-17|url-status= dead}}
* {{citat|last1= Bouguer|first1= Pierre|authorlink1= Pierre Bouguer|title= Essai d'optique, sur la gradation de la lumière|date= 1729|publisher= Claude Jombert|location= Pariz|bibcode= 1729edos.book.....B|url= https://gutenberg.beic.it/webclient/DeliveryManager?pid=809096|via= [[Biblioteca europea di informazione e cultura|BEIC]]}}. [https://archive.org/details/UFIE003101_TO0324_PNI-2703_000000/page/1 Prek] [[Internet Archive]] {{*}} [https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k10405749?rk=42918;4 prek] [[Gallica]] {{*}} [https://books.google.com/books?id=um1bAAAAQAAJ&printsec=frontcover prek] [[Google Knjige]]
* {{citat|last1= Coblentz|first1= William Weber|authorlink1= William Weber Coblentz|title= Studies of instruments for measuring radiant energy in absolute value: An absolute thermopile|journal= [[Bulletin of the Bureau of Standards]]|date= 1915a|volume= 12|issue= |pages= 503}}
* {{citat|last1= Coblentz|first1= William Weber|title= Present status of the determination of the constant of total radiation from a black body|journal= Bulletin of the Bureau of Standards|date= 1915b|volume= 12|issue= |pages= 553}}
* {{citat|last1= Frercks|first1= Jan|last2= Weber|first2= Heiko|last3= Wiesenfeldt|first3= Gerhard|authorlink3= Gerhard Wiesenfeldt|title= Reception and discovery: the nature of Johann Wilhelm Ritter’s invisible rays|journal= [[Studies in History and Philosophy of Science Part A]]|date= junij 2009|volume= 40|issue= 2|pages= 143–156|bibcode= 2009SHPSA..40..143F|doi= 10.1016/j.shpsa.2009.03.014}}
* {{citat|last1= Hermann|first1= Armin|authorlink1= Armin Hermann|date= 1987|chapter= Unity and metamorphosis of forces (1800-1850): Schelling, Oersted and Faraday|title= Symmetries in Physics (1600-1980)|editor-last1= Doncel|editor-first1= M. G.|editor-last2= Hermann|editor-first2= A.|editor-last3= Michel|editor-first3= L.|editor-last4= Pais|editor-first4= A.|publisher= Universitat Autònoma de Barcelona|location= Barcelona}}
* {{navedi disertacijo|last1= Kragelj|first1= Peter|title= Zajemanje slik visokega dinamičnega razpona z večkratno izpostavitvijo|date= 2007|type= diplomska naloga|publisher= [[Fakulteta za računalništvo in informatiko v Ljubljani|Fakulteta za računalništvo in informatiko]], [[Univerza v Ljubljani]]|cobiss= 6743636|url= http://eprints.fri.uni-lj.si/295/2/Kragelj_P_UN.pdf]]}}{{Slepa povezava|date=avgust 2024 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{citat|last1= Lambert|first1= Johann Heinrich|authorlink1= Johann Heinrich Lambert|title= Photometria, sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae|date= 1760|publisher= Eberhard Klett|url= https://www.e-rara.ch/zut/content/titleinfo/2814923}}
* {{citat|last1= Lebedjev|first1= Peter Nikolajevič|authorlink1= Peter Nikolajevič Lebedjev|title= Untersuchungen über die Druckkräfte des Lichtes|journal= [[Annalen der Physik]]|date= 1901|volume= 6|pages= 433-458|url= http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15316k/f446.chemindefer|via= Gallica}}
* {{citat|last1= Maxwell|first1= James Clerk|authorlink1= James Clerk Maxwell|title= A Treatise on electricity and magnetism|date= 1873|volume= 2|pages= 792|publisher= Macmillan & Co.|location= London|url= http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k95176j|via= Gallica}}
* {{citat|last1= Nichols|first1= Ernest Fox|authorlink1= Ernest Fox Nichols|last2= Hull|first2= Gordon Ferrie|authorlink2= Gordon Ferrie Hull|title= The Pressure due to Radiation|journal= [[The Astrophysical Journal]]|date= junij 1903|volume= 17|issue= 5|pages= 315-351|bibcode= 1903ApJ....17..315N|doi= 10.1086/141035|url= http://books.google.com/books?id=8n8OAAAAIAAJ&pg=RA5-PA327&dq=torsion+balance+radiation}}
* {{citat|editor-last1= Parr|editor-first1= Albert C.|editor-last2= Datla|editor-first2= Raju Umapathi|editor-last3= Gardner|editor-first3= James L.|title= Optical Radiometry|date= 2005|series= (Experimental Methods in the Physical Sciences)|volume= 41|pages= 559–565|publisher= Academic Press|location= Amsterdam|isbn= 978-0-12-475988-6|doi= 10.1016/S1079-4042(05)41016-4|oclc= 62124104}}
* {{citat|last1= Smith|first1= Warren J.|authorlink1= Warren J. Smith|title= Modern Optical Engineering|date= 2008|orig-year= 1966|publisher= McGraw-Hill,|location= New York|edition= 4.|isbn= 978-0-81-947096-6|oclc= 1333352652|bibcode= 2008moed.book.....S}}
* {{citat|last1= Stroebel|first1= Leslie D.|last2= Zakia|first2= Richard D.|title= Focal Encyclopedia of Photography|date= 1993|publisher= [[Focal Press]]|location= Boston; London|edition= 3.|isbn= 978-0-24-080059-2|cobiss= 3640370|url= https://archive.org/details/focalencyclopedi00lesl|url-access= registration|quote= spectroradiometry Focal Encyclopedia of Photography.}}
{{refend}}

== Zunanje povezave ==

{{kategorija v Zbirki|radiometry}}
* [https://web.archive.org/web/20130313095139/http://fp.optics.arizona.edu/Palmer/rpfaq/rpfaq.htm Radiometry and photometry FAQ] stran profesorja Jima Palmerja (Center za optične znanosti, [[Univerza Arizone]]) {{v jeziku|en}}

{{letvica portalov|Znanost|Astronomija}}

{{normativna kontrola}}

[[Kategorija:Radiometrija| ]]
[[Kategorija:Merjenje]]
[[Kategorija:Optična metrologija]]
[[Kategorija:Telekomunikacijska tehnika]]
[[Kategorija:Opazovalna astronomija]]
[[Kategorija:Elektromagnetno valovanje]]