Radiometrie

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Radiometrie ist die Wissenschaft von der Messung elektromagnetischer Strahlung und ihre Anwendung in Physik, Astronomie und Geophysik. Sie ist mit der Photometrie verwandt und stellt die Erweiterung dieser „Messung des Lichts“ in die Bereiche des Infraroten und Ultravioletten, aber auch der Gammastrahlen dar.

Grundlagen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die quantitative Messung von Strahlungsintensitäten erfolgt mit verschiedenen Arten von Detektoren. Sie wandeln einen Teil der Strahlung in Wärme oder ein elektrisches Signal um, woraus unter anderem auf die Art der strahlenden Oberfläche und ihre Temperatur geschlossen werden kann. Als Vergleich dient oft der theoretisch ideale „schwarze Strahler“ und die für diesen geltenden Strahlungsgesetze.

Radiometrische Größen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um die Eigenschaften von Strahlungsquelle, Empfänger und bestrahltem Material beschreiben zu können, hat man fünf radiometrische Größen definiert. Ihnen entsprechen fünf photometrische Größen, die wegen des begrenzten Wellenlängenintervalls von sichtbarem Licht - der nach CIE genormten Hellempfindlichkeitskurve - ihr spektral gewichteter Sonderfall sind. Oft wird auch ein Index e (in nicht kursiver Schrift) in Abgrenzung zum Index v bei photometrischen Größen angehängt.

Größe Symbol SI-Einheit Beschreibung photometrische Entsprechung Symbol
Strahlungsfluss (Strahlungsleistung) W Strahlungsenergie pro Zeit Lichtstrom
Strahlungsenergie (Strahlungsmenge) J Die Energie einer Anzahl von Photonen Lichtmenge
Strahlungsstärke (Strahlstärke, Strahlungsintensität) W/sr Strahlungsfluss pro Raumwinkel Lichtstärke
Bestrahlungsstärke (Strahlungsstromdichte) W/ Strahlungsfluss pro effektiver Empfängerfläche Beleuchtungsstärke
Spezifische Ausstrahlung (Ausstrahlungsstromdichte) W/ Strahlungsfluss pro effektiver Senderfläche Spezifische Lichtausstrahlung
Bestrahlung J/ Strahlungsmenge pro effektiver Empfängerfläche Belichtung
Strahldichte W·m−2·sr−1 Strahlungsfluss pro Raumwinkel pro effektive Senderfläche Leuchtdichte

Als Strahlungsflussdichte (auch Irradianz) bezeichnet man den Strahlungsfluss oder Lichtstrom , der das Flächenelement durchquert. Die Strahlungsenergie, die pro Zeiteinheit auf ein Flächenelement einfällt, bezeichnet man als Bestrahlungsstärke , physiologisch gewichtet als Beleuchtungsstärke.

Die Strahlungsenergie, die pro Zeiteinheit von einem Flächenelement ausgeht, bezeichnet man als spezifische Ausstrahlung , physiologisch gewichtet als spezifische Lichtausstrahlung.

Die Strahlungsdichte (auch Radianz) ist als Gesamtstrahldichte die Strahlungsenergie, die pro Zeiteinheit durch ein Flächenelement in einer vorgegebenen Richtung in ein Raumwinkelement geht, oder von diesem kommt. Physiologisch gewichtet spricht man von der Leuchtdichte, die die Helligkeitswahrnehmung angibt. ist die scheinbar leuchtende Fläche.

ist hierbei der Winkel zwischen Lichtquelle und Flächennormale

Radiometer[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Detektoren zur physikalischen Messung von Strahlungsgrößen heißen Radiometer. Von den obgenannten fünf Größen werden hauptsächlich Strahlungsmenge, Bestrahlungsstärke und Strahldichte gemessen.

Ein Radiometer besteht aus der Eingangsoptik (beziehungsweise der Messöffnung/Antenne), dem spektralen Filter, dem eigentlichen Sensor, der zugehörigen Elektronik und dem Anzeigegerät beziehungsweise Display.

Gamma-Radiometrie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Radiometrische Datierung

Die Radiometrie von Gammastrahlung ist in der Geophysik und anderen Geowissenschaften eine wichtige Methode zur Bestimmung von Gesteinen und ihrem Stoffgehalt. Grundlage ist die Radioaktivität der in ihnen enthaltenen Isotope, also ihre spontane Umwandlung in andere chemische Elemente. Die bei Zerfallsprozessen entstehende hochenergetische Gamma-Strahlung hat für jedes Isotop eine typische Energieverteilung, das sog. Gammaspektrum. Die quantitative Analyse der natürlichen Isotope (vor allem Uran, Thorium, Kalium-40 und Kohlenstoff-14) erlaubt eine Charakterisierung der Gesteine.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Noboru Ohta, Alan R. Robertson: Colorimetry: Fundamentals and Applications, Wiley-IS&T Series, West Sussex 2006. ISBN 978-0-470-09473-0

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Radiometry – Sammlung von Bildern, Videos und AudiodateienVorlage:Commonscat/Wartung/P 2 fehlt, P 1 ungleich Lemma