복사 에너지

Radiant energy
태양광과 같은 가시광선은 태양광 발전에 사용되는 복사 에너지를 운반한다.

물리학, 특히 방사선 측정에서 복사 에너지는 전자기 및 중력 방사선의 [1]에너지입니다.에너지로서 SI 단위는 줄(J)이다.복사 에너지의 양은 시간에 대한 복사 플럭스(또는 전력)를 통합하여 계산할 수 있습니다.기호e Q는 문헌 전반에 걸쳐 복사 에너지를 나타내기 위해 종종 사용된다("e"는 "에너지"를 의미하며, 광도 측정량과의 혼동을 피하기 위해 사용됨).방사선 측정 이외의 물리 분야에서는 E 또는 W를 사용하여 전자파 에너지를 참조한다.이 용어는 특히 전자파 복사가 선원에 의해 주변 환경으로 방출될 때 사용합니다.이 방사선은 인간의 [2][3]눈에 보이거나 보이지 않을 수 있습니다.

용어 사용과 이력

"방사성 에너지"라는 용어는 방사선 측정, 태양 에너지, 난방 및 조명 분야에서 가장 일반적으로 사용되지만, 다른 분야(통신 등)에서도 종종 사용된다.한 위치에서 다른 곳으로의 전력 전달을 수반하는 현대 응용에서는 "방사성 에너지"가 에너지(파도의 특성)가 아니라 전자파 자체를 지칭하는 데 사용되기도 합니다.과거에는 "전기 방사 에너지"라는 용어도 사용되었습니다.[4]

"방사성 에너지"라는 용어는 중력 [5][6]복사에도 적용된다.예를 들어, 관측된 최초의 중력파는 약 5.3×10줄의47 중력파 [7]에너지를 방출하는 블랙홀 충돌에 의해 생성되었습니다.

분석.

체렌코프 방사선이 TRIGA 원자로의 노심에서 빛을 발하고 있다.

전자파(EM) 복사는 광자의 흐름으로 개념화될 수 있기 때문에 복사 에너지는 광자에 의해 운반되는 에너지인 광자 에너지로 볼 수 있다.또는 전자파 복사는 진동하는 전기장과 자기장에서 에너지를 전달하는 전자파로 볼 수 있습니다.이 두 관점은 양자장 이론에서 완전히 동일하며 서로 조화됩니다(파장-입자 [citation needed]이중성 참조).

전자파 방사선은 다양한 주파수를 가질 수 있습니다.주어진 전자파 신호에 존재하는 주파수 대역은 원자 스펙트럼에서 볼 수 있듯이 날카롭게 정의될 수도 있고, 흑체 방사선과 같이 넓을 수도 있다.입자 그림에서 각 광자가 전달하는 에너지는 그 주파수에 비례한다.단색파의 에너지는 그 강도에[citation needed] 비례한다.이는 두 전자파가 강도는 같지만 주파수가 다른 경우, 각 광자가 더 에너지적이기 때문에 주파수가 높은 전자파가 더 적은 광자를 "포함"한다는 것을 의미한다.

전자파가 물체에 흡수되면 파동의 에너지가 열로 변환된다(또는 광전물질의 경우 전기로 변환된다).이것은 매우 익숙한 효과입니다. 왜냐하면 햇빛이 조사되는 표면을 따뜻하게 하기 때문입니다.종종 이 현상은 특히 적외선 방사선과 관련이 있지만, 어떤 종류의 전자기 방사선이든지 그것을 흡수하는 물체를 따뜻하게 할 것이다.전자파도 반사되거나 산란될 수 있으며, 이 경우 에너지가 방향 변경되거나 재배포됩니다.

오픈 시스템

복사 에너지는 에너지가 개방된 [8][9][10]시스템으로 들어오거나 나갈 수 있는 메커니즘 중 하나입니다.이러한 시스템은 태양 에너지 수집기처럼 인간이 만들 수도 있고 지구의 대기처럼 자연적일 수도 있다.지구물리학에서 온실가스를 포함한 대부분의 대기 가스는 태양의 단파장 복사 에너지가 지구 표면으로 통과하도록 하여 땅과 바다를 덥힌다.흡수된 태양 에너지는 부분적으로 더 긴 파장 복사(주로 적외선 복사)로 재방출되며, 그 중 일부는 대기 온실 가스에 의해 흡수된다.복사 에너지는 [11]핵융합의 결과로 태양에서 생산된다.

적용들

복사 에너지는 복사 [12]가열에 사용됩니다.적외선 램프를 통해 전기적으로 발생하거나 햇빛에서 흡수하여 물을 데우는 데 사용할 수 있습니다.열에너지는 따뜻한 요소(바닥, 벽, 오버헤드 패널)에서 방출되며, 공기를 직접 가열하지 않고 실내에 있는 사람 및 기타 물체를 따뜻하게 합니다.이 때문에 실내가 쾌적해 보여도 난방이 되는 기존 건물보다 공기 온도가 낮을 수 있습니다.

복사 에너지의 다른 다양한 응용이 [13]고안되었다.여기에는 처리 및 검사, 분리 및 분류, 통제 매체 및 통신 매체 등이 포함됩니다.이러한 어플리케이션의 대부분은 복사 에너지 선원과 해당 방사선에 반응하여 방사선의 특성을 나타내는 신호를 제공하는 검출기를 포함한다.복사 에너지 검출기는 전위 또는 전류 흐름의 증가 또는 감소 또는 사진 필름의 노출과 같은 다른 지각 가능한 변화로서 입사 복사 에너지에 대한 반응을 생성한다.

SI 방사선 측정 단위

SI 방사선 측정 단위
양 구성 단위 치수 메모들
이름. 기호.[nb 1] 이름. 기호. 기호.
복사 에너지 Qe[nb 2] 줄 J MlLtT2−2 전자기 방사 에너지
복사 에너지 밀도 we 입방미터당 줄 J/M3 MlLtT−1−2 단위 볼륨당 복사 에너지.
복사 플럭스 Φe[nb 2] 와트 W = J/s MlLtT2−3 단위 시간당 방출, 반사, 송신 또는 수신된 복사 에너지.이것은 때때로 "방사능력"이라고도 불리며 천문학에서는 광도라고 불립니다.
스펙트럼 플럭스 Φe,ν[nb 3] 와트/헤르츠 W/Hz MlLtT2−2 단위 주파수 또는 파장당 복사 플럭스.후자는 일반적으로 Wµnm−1 단위로 측정됩니다.
Φe,λ[nb 4] 미터당 와트 W/m MlLtT−3
복사 강도 Ie, δ[nb 5] 스테라디안당 와트 W/sr MlLtT2−3 단위 고체 각도당 방출, 반사, 송신 또는 수신된 복사 플럭스.이것은 방향수량입니다.
스펙트럼 강도 Ie, ω, e[nb 3] 스테라디안당 와트/헤르츠 WµsrµHz−1−1 MlLtT2−2 단위 주파수 또는 파장당 복사 강도.후자는 일반적으로 W'sr−1'nm−1 단위로 측정됩니다.이것은 방향수량입니다.
Ie, ω, e[nb 4] 스테라디안 당 와트/미터 W−1 wsrµm−1 MlLtT−3
광휘도 Le, δ[nb 5] 스테라디안당 평방미터당 와트 W−1 wsrµm−2 MtT−3 표면에 의해 방출, 반사, 투과 또는 수신되는 복사 플럭스(단위 투영 면적당 단위 고체 각도당).이것은 방향수량입니다.이것은 때때로 혼란스럽게 "강도"라고도 불립니다.
스펙트럼 광도 Le, ω, e[nb 3] 스테라디안당 평방미터당 헤르츠당 와트 WµsrµmµHz−1−2−1 MtT−2 단위 주파수 또는 파장당 표면의 광도.후자는 일반적으로 W'sr−1'm−2'nm−1 단위로 측정됩니다.이것은 방향수량입니다.이것은 때때로 혼란스럽게 "스펙트럼 강도"라고도 불립니다.
Le, ω, e[nb 4] 평방미터당 스테라디안당 와트, 미터당 W−1 wsrµm−3 MlLtT−1−3
방사 조도
플럭스 밀도 		Ee[nb 2] 평방미터당 와트 W/m2 MtT−3 단위 면적당 표면이 받는 복사 플럭스입니다.이것은 때때로 혼란스럽게 "강도"라고도 불립니다.
스펙트럼 조사 강도
스펙트럼 플럭스 밀도 		Ee,120[nb 3] 평방미터당 와트/헤르츠 WµmµHz−2−1 MtT−2 단위 주파수 또는 파장당 표면의 조사 강도.이것은 때때로 혼란스럽게 "스펙트럼 강도"라고도 불립니다.스펙트럼 플럭스 밀도의 비 SI 단위에는 얀스키(1 Jy = 10−26 WµmµHz−2−1)와 태양 플럭스 단위(1 sfu = 10−22 WµmµHz−2−1 = 104 Jy)가 포함된다.
Ee,120[nb 4] 평방미터당 와트, 미터 당 와트 W/m3 MlLtT−1−3
전파성 Je[nb 2] 평방미터당 와트 W/m2 MtT−3 단위 면적당 표면을 떠나는(방출, 반사 및 투과) 복사 플럭스.이것은 때때로 혼란스럽게 "강도"라고도 불립니다.
스펙트럼 방사성 Je,120[nb 3] 평방미터당 와트/헤르츠 WµmµHz−2−1 MtT−2 단위 주파수 또는 파장당 표면의 방사선성.후자는 일반적으로 WΩnm−2−1 단위로 측정됩니다.이것은 때때로 혼란스럽게 "스펙트럼 강도"라고도 불립니다.
Je,120[nb 4] 평방미터당 와트, 미터 당 와트 W/m3 MlLtT−1−3
복사 출구 Me[nb 2] 평방미터당 와트 W/m2 MtT−3 단위 면적당 표면에 의해 방출되는 복사 플럭스.이것은 방사성의 성분입니다."방사성 방출"은 이 양을 나타내는 오래된 용어입니다.이것은 때때로 혼란스럽게 "강도"라고도 불립니다.
스펙트럼 이탈 Me,120[nb 3] 평방미터당 와트/헤르츠 WµmµHz−2−1 MtT−2 단위 주파수 또는 파장당 표면의 복사 출구.후자는 일반적으로 WΩnm−2−1 단위로 측정됩니다."스펙트럼 방사량"은 이 양을 나타내는 오래된 용어입니다.이것은 때때로 혼란스럽게 "스펙트럼 강도"라고도 불립니다.
Me,120[nb 4] 평방미터당 와트, 미터 당 와트 W/m3 MlLtT−1−3
방사 노출 He 평방미터당 줄 J/M2 MtT−2 단위 면적당 표면이 받는 복사 에너지 또는 조사 시간에 걸쳐 통합된 표면의 등가 복사 강도.이것은 때때로 "방사성 플루언스"라고도 불립니다.
스펙트럼 노출 He,120[nb 3] 평방미터/헤르츠당 줄 ⋅mhzHz−2−1 MtT−1 단위 주파수 또는 파장당 표면의 복사 노출.후자는 일반적으로 J'm−2'nm−1 단위로 측정됩니다.이것은 때때로 "스펙트럼 플루언스"라고도 불립니다.
He,120[nb 4] 평방미터당 줄 J/M3 MlLtT−1−2
반구 방사율 ε — 1 표면과 같은 온도에서 흑체의 표면으로 나눈 표면의 복사 출구.
스펙트럼 반구 방사율 εν
또는
ελ 		— 1 표면과 동일한 온도에서 흑체의 표면으로 나눈 표면의 스펙트럼 이탈.
방향 방사율 εΩ — 1 표면에서 방출되는 광도를 해당 표면과 동일한 온도에서 흑체가 방출하는 광도로 나눈 값입니다.
스펙트럼 방향 방사율 εω, ν
또는
εω, λ 		— 1 표면에서 방출되는 스펙트럼 광도를 해당 표면과 동일한 온도의 흑체 광도로 나눈 값입니다.
반구 흡수율 A — 1 표면이 흡수하는 복사 플럭스로, 해당 표면이 받는 것으로 나눕니다.이것은 "흡수"와 혼동해서는 안 된다.
스펙트럼 반구 흡수율 Aν
또는
Aλ 		— 1 표면이 흡수하는 스펙트럼 플럭스로, 해당 표면이 받는 것으로 나눕니다.이를 "스펙트럼 흡광도"와 혼동해서는 안 된다.
방향 흡광도 AΩ — 1 표면에 흡수된 광도를 해당 표면에 입사한 광도로 나눈 값입니다.이것은 "흡수"와 혼동해서는 안 된다.
스펙트럼 방향 흡광도 Aω, ν
또는
Aω, λ 		— 1 표면에 흡수된 스펙트럼 방사 광도를 해당 표면에 입사하는 스펙트럼 방사 광도로 나눈 값.이를 "스펙트럼 흡광도"와 혼동해서는 안 된다.
반구 반사율 R — 1 표면에 반사된 복사 플럭스로, 해당 표면에 의해 수신된 것으로 나눕니다.
스펙트럼 반구 반사율 Rν
또는
Rλ 		— 1 표면에 반사된 스펙트럼 플럭스로, 해당 표면에 의해 수신된 것으로 나눕니다.
방향 반사율 RΩ — 1 표면에 반사된 광도를 해당 표면에 의해 수신된 광도로 나눈 값입니다.
스펙트럼 방향 반사율 Rω, ν
또는
Rω, λ 		— 1 표면에서 반사된 스펙트럼 방사도를 해당 표면에서 수신한 것으로 나눈 값입니다.
반구 투과율 T — 1 표면에 의해 전달되는 복사 플럭스로, 해당 표면에 의해 수신된 것으로 나눕니다.
스펙트럼 반구 투과율 Tν
또는
Tλ 		— 1 표면에 의해 전달되는 스펙트럼 플럭스로, 해당 표면에 의해 수신된 것으로 나눕니다.
방향 투과율 TΩ — 1 표면에 의해 전달되는 광도를 해당 표면에 의해 수신된 광도로 나눈 값입니다.
스펙트럼 방향 투과율 Tω, ν
또는
Tω, λ 		— 1 표면에 의해 전달되는 스펙트럼 복사 강도를 해당 표면에 의해 수신된 것으로 나눈 값입니다.
반구 감쇠 계수 μ 역계 마−1 L−1 단위 길이당 부피로 흡수 및 산란된 복사 플럭스를 해당 부피로 나눈 값입니다.
스펙트럼 반구 감쇠 계수 μν
또는
μλ 		역계 마−1 L−1 흡수 및 산란된 스펙트럼 복사 플럭스를 단위 길이당 부피로 나눈 값.
방향 감쇠 계수 μΩ 역계 마−1 L−1 단위 길이당 볼륨으로 흡수 및 산란된 광도를 해당 볼륨으로 받은 광도로 나눈 값입니다.
스펙트럼 방향 감쇠 계수 μω, ν
또는
μω, λ 		역계 마−1 L−1 단위 길이당 부피로 흡수 및 산란된 스펙트럼 방사 광도를 해당 부피로 받은 것으로 나눈 값.
참고 항목: SI · 방사선 측정 · 측광
  1. ^ 표준 기구들은 광도계량 또는 광자량과의 혼동을 피하기 위해 방사선량에는 접미사 "e"를 붙일 것을 권고한다.
  2. ^ a b c d e 때때로 나타나는 대체 기호: 복사 에너지의 경우 W 또는 E, 복사 플럭스의 경우 P 또는 F, 복사 조도의 경우 I, 복사 출구의 경우 W.
  3. ^ a b c d e f g 단위 주파수당 주어진 스펙트럼 양은 접미사 "θ"(그리스어)로 표시되며, 광도 측정량을 나타내는 접미사 "v"(시각적)와 혼동해서는 안 된다.
  4. ^ a b c d e f g 단위 파장당 주어진 스펙트럼 양은 접미사 "θ"(그리스어)로 표시됩니다.
  5. ^ a b 방향량은 접미사 "δ"(그리스어)로 표시됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

주 및 참고 자료

  1. ^ "빛나는 에너지"연방 표준 1037C
  2. ^ 조지 프레드릭 바커, 물리학: 상세 코스(367페이지)
  3. ^ 하디스, 조나단 E. "복사에너지의 가시성"PDF.
  4. ^ 예:US 1005338 "전파 장치", US 1018555 "전파 에너지에 의한 신호 전달" 및 US 1597901 "무선 장치".
  5. ^ Kennefick, Daniel (2007-04-15). Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-11727-0. Retrieved 9 March 2016.
  6. ^ Sciama, Dennis (17 February 1972). "Cutting the Galaxy's losses". New Scientist: 373. Retrieved 9 March 2016.
  7. ^ Abbott, B.P. (11 February 2016). "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger". Physical Review Letters. 116 (6): 061102. doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102. PMID 26918975.
  8. ^ Moran, M.J. and Shapiro, H.N., 엔지니어링 열역학 기초, 제4장. "오픈 시스템을 위한 대량 보존", 제5판, John Wiley and Sons. ISBN 0-471-27471-2.
  9. ^ 로버트 W.크리스토퍼슨, Elemental Geosystems, 제4판프렌티스 홀, 2003년608쪽.ISBN 0-13-101553-2
  10. ^ James Grier Miller와 Jessie L. Miller, The Earth as a System.
  11. ^ 에너지 변환assets.cambridge.org. (해당)
  12. ^ US 1317883 "복사에너지를 발생시켜 자유공기를 통해 열을 발생시키는 방법"
  13. ^ 미국 특허청, 방사 에너지, 클래스 2502006년 3월

추가 정보

  • 캐벌리, 도널드 필립, 전자 및 복사 에너지 입문자뉴욕, 맥그로힐, 1952년
  • Whittaker, E. T. (Apr 1929). "What is energy?". The Mathematical Gazette. The Mathematical Association. 14 (200): 401–406. doi:10.2307/3606954. JSTOR 3606954.