Strahlungsleistung

Die Strahlungsleistung (auch Strahlungsfluss) ist diejenige differentielle Energiemenge $\mathrm{d}Q$ ($Q$ ist die Strahlungsenergie), die pro Zeitspanne $\mathrm{d}t$ von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:

$\Phi_\mathrm{e} = \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}$

Mithilfe des Quantenstromes $\phi=\tfrac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t}$ ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:

$\Phi_\mathrm{e}=\phi \cdot h \cdot f$

$h$ ist das Plancksche Wirkungsquantum, $f$ die Lichtfrequenz.

Analog ergibt sich für polychromatisches Licht ein integraler Wert über die gemessenen Frequenzen:

$\Phi_\mathrm{e}=h \int_0^{\infty} \frac{\mathrm{d}\phi}{\mathrm{d}f} f \mathrm{d}f$.

Wird die Strahlungsleistung nur auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt, wird dieser oft als Lichtstrom (Einheit Lumen), das heißt die mit der V-Lambda-Kurve V_λ bewerteten Strahlungsleistung, bezeichnet.

Fotometrisches Grundgesetz

Erklärende Grafik zum fotometrischen Grundgesetz

Um die Abhängigkeit der Strahlungsleistung $\mathrm d^2 \Phi_\mathrm{e, 1 \rightarrow 2}$ von einem Flächenelement $\mathrm d A_1$ einer Strahlerfläche $A_1$ der Leuchtdichte $L_1$ eines Lambert-Strahlers (konstante Flächenhelligkeit) auf ein im Abstand $r_{12}$ befindliches Flächenelement $\mathrm d A_2$ zu bestimmen, kann das sogenannte fotometrische Grundgesetz genutzt werden, welches das lambertsche Kosinusgesetz und das fotometrische Entfernungsgesetz kombiniert.

$\mathrm d^2\Phi_\mathrm{e, 1 \rightarrow 2} = L_1 \cdot \frac{\mathrm d A_1 \cos \beta_1 \cdot \mathrm d A_2 \cos \beta_2}{r_{12}^2}$

Diese ist unter anderem von der gegenseitigen Lage der beiden Flächen im Raum abhängig, was durch die Winkel $\beta_1$ und $\beta_2$ zwischen der Strahlrichtung und den Flächennormalen berücksichtigt wird.

Bezug zur Fotometrie

Fotometrische (also lichttechnische) Größen werden in der Regel durch das vorangestellte Wort „Licht-“ bzw. „Leucht-“ gekennzeichnet. Sie weisen die gleichen Formelzeichen wie die strahlungsphysikalischen Größen auf, beispielsweise Strahlungsleistung (strahlungsphysikalisch) und Lichtstrom (fotometrisch). Der Unterschied in der Kennzeichnung liegt im weglassen des Index _e bei fotometrischen Größen.

Der Index _e bei Formelzeichen steht für eine energetische Messgröße, die eine objektive Messgröße ist; es fließen nicht die speziellen Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung ein (vgl. V-Lambda-Kurve). Im Gegensatz dazu wird der Index _v bei Messgrößen gesetzt, bei denen die subjektiven Eigenschaften des menschlichen Auges einfließen, hier steht das _v für visuell. Ein Beispiel wäre der Helligkeitsvergleich.

Siehe auch

• Strahlungsintensität
• Bestrahlungsstärke
• Radiometrie
• Fotometrie

Literatur

•  F. Pedrotti, L. Pedrotti, W. Bausch, H. Schmidt: Optik für Ingenieure: Grundlagen. 2. Auflage. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-67379-2.