Strahlungsenergie

Die Strahlungsenergie ist eine physikalische Größe der Radiometrie. Sie ist die Energie, die von elektromagnetischen Wellen transportiert wird, beispielsweise von Licht, oder die Energie elektromagnetischer Wellen, die in einem gegebenen Raumbereich und zu einem definierten Zeitpunkt enthalten ist. Die SI-Einheit der Strahlungsenergie ist das Joule.

Strahlungsintensität der Sonne oberhalb und auf der Erdoberfläche

Beschreibung

Betrachtet man elektromagnetische Strahlung als Strom von Photonen, so ist die Strahlungsenergie die in diesem Strom transportierte Energie.

Die Energie eines Photons ist lediglich von der Frequenz abhängig:

$E=h\cdot f$

mit dem planckschen Wirkungsquantum und der Frequenz der Welle .

Für monochromatische elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel für monochromatisches (einfarbiges) Licht, ergibt sich die Strahlungsenergie als Produkt der Anzahl der Photonen im Raumbereich und der Energie eines Photons:

$E_{\mathrm {g} }=N\cdot h\cdot f.$

In der Regel besteht elektromagnetische Strahlung jedoch aus Photonen unterschiedlicher Energie. Im Fall des Lichts spricht man dann von polychromatischem (mehrfarbigem) Licht. Zur allgemeinen Beschreibung der Strahlungsenergie muss man daher die spektrale Verteilung berücksichtigen:

$n(f)={\frac {{\mathrm {d}}N}{{\mathrm {d}}f}}$

Für die Strahlungsenergie ergibt sich somit:

$E_{{\mathrm {g}}}=h\int _{0}^{{\infty }}n(f)\cdot f\ {\mathrm {d}}f$

Betrachtet man die Zeit, in der eine gewisse Strahlungsenergie transportiert wird, ergibt sich die Strahlungsleistung $\Phi_\mathrm{e}$ (auch Strahlungsfluss genannt): $\Phi _{{\mathrm {e}}}={\frac {{\mathrm {d}}E}{{\mathrm {d}}t}}$ .

Verwendung in der Photometrie

In der Photometrie wird anstelle des Formelzeichens für die Energie benutzt. Dies ist kein Fehler: Da die Physik sehr viel mehr Größen kennt, als das lateinische und das griechische Alphabet Zeichen haben, ergibt es sich hin und wieder, dass ein Zeichen in verschiedenen Kontexten benutzt wird. In der Photometrie wird speziell für die Strahlungsenergie (oben als $E_{\mathrm {g} }$ bezeichnet) das Formelzeichen $Q_{{\mathrm {e}}}$ verwendet. Hierbei steht der Index e für eine energetische Messgröße; der Index v (für visuell) wird in der Photometrie für Messgrößen verwendet, die die physiologischen Eigenschaften des menschlichen Auges berücksichtigen.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de