Brillanz
Die Brillanz beschreibt die Bündelung eines Strahls von elektromagnetischer Strahlung.
Definition [Bearbeiten]
Die Brillanz ist definiert als die Zahl der Photonen pro Fläche, Raumwinkel und Zeit innerhalb eines schmalen Wellenlängenbereichs. Somit ist sie gleich der spektralen Strahldichte geteilt durch die Energie pro Photon. Wie die Strahldichte kann sie auf ein Einheits-Frequenzintervall oder ein Einheits-Wellenlängenintervall bezogen sein und wird zusätzlich noch je Einheitszeitintervall angegeben.
Auf die Wellenlänge muss sie bezogen werden, weil die spektrale Brillanz mit der Dispersion (der wellenlängen-/frequenzabhängigen Brechung) zusammenhängt:
hierbei ist 
die Photonenanzahl in der Zeit 
, 
der Raumwinkel und 
die relative spektrale Bandbreite der Strahlung.
Angeben wird die spektrale Brillanz beispielsweise in der Einheit Schwinger.[2] Dabei ist ein Schwinger (1 Sch) definiert als:
Brillanz in der Optik/Lasertechnik [Bearbeiten]
Intensität und Divergenz einer Strahlung lassen sich durch Optik verändern. Der Satz von Liouville sagt aus, dass sich die Brillanz einer Quelle nicht durch Optik steigern lässt, weiterhin ist die Wellenlänge unveränderlich. Als Maß für die Qualität der Strahlung ist sie besonders bei neuartigen Geräten zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung relevant, wie dem Freie-Elektronen-Laser.
Die Brillanz beschreibt letztendlich die Auswirkungen der räumlichen (Raumwinkel und Strahlungsquerschnitt) und zeitlichen Kohärenz (Zeit- und Bandbreitenintervall) einer Strahlquelle. Die minimalen Produkte, und damit die maximale Brillanz, werden nicht durch die Heisenbergsche Unschärferelation vorgegeben (die Zeit wird in der klassischen Quantenmechanik nicht als Nicht-kommutierender Operator definiert, vgl. Vollständiger Satz kommutierender Observablen!), sondern sind eine Manifestation der Wellennatur; Zeit-Frequenz- (vgl. z. B. Wiener-Chintschin-Theorem) bzw. Fläche-Ortsfrequenz-Zusammenhang (vgl. z. B. Van-Cittert-Zernike-Theorem) - beschreibbar durch Integraltransformationen, z. B. Fouriertransformation.
Einzelnachweise [Bearbeiten]
- ↑ Ludwig Bergmann, Heinz Niedrig, Clemens Schaefer (Hrsg.): Lehrbuch der Experimentalphysik: Optik : Wellen- und Teilchenoptik. Walter de Gruyter, 2004, ISBN 9783110170818, S. 1000.
- ↑ a b Ingolf V. Hertel, Claus Peter Schulz: Atome, Moleküle und optische Physik. Atomphysik und Grundlagen der Spektroskopie. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-30613-9, S. 424 (Definition der Brillanz in der Google Buchsuche).
- ↑ Jens Falta, Thomas Möller: Forschung mit Synchrotronstrahlung: Eine Einführung in die Grundlagen und Anwendungen. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-519-00357-1, S. 214 (eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
