Strahlungsleistung

von elektromagnetischen Wellen transportierte Leistung

Die Strahlungsleistung oder Strahlungsfluss[1] oder ist diejenige differentielle Energiemenge ( ist die Strahlungsenergie), die pro Zeitspanne von elektromagnetischen Wellen transportiert wird:

Ihre Einheit ist W (Watt).

In der Astronomie wird die Strahlungsleistung astronomischer Objekte als Leuchtkraft bezeichnet.

Photonen

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Aus dem Photonenstrom (Zahl der Photonen pro Zeit)   ergibt sich für monochromatisches Licht die Strahlungsleistung als:

 

mit

Für elektromagnetische Strahlung der Frequenz 540 THz (grünes Licht der Wellenlänge 555 nm) entspricht ein Photonenstrom von 2.79e18 s−1 einer Strahlungsleistung von 1 W.

Für polychromatisches Licht ergibt sich die Strahlungsleistung durch Integration über alle Frequenzen:

 .

Verbindung zum Poynting-Vektor

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Die Strahlungsleistung, die durch eine Oberfläche   strömt, hängt mit dem Poynting-Vektor   wie folgt zusammen:

 

wobei   der Normalenvektor der Oberfläche und   ein differentielles Oberflächenelement ist.

Bezug zu anderen Größen

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Wird die Strahlungsleistung auf die Größe der bestrahlten Fläche bezogen, so erhält man die Bestrahlungsstärke   (Einheit: W/m²):

 .

Wird sie hingegen auf den Raumwinkel   bezogen, in den ein Lichtbündel, das von einer Lichtquelle ausgeht, fällt, so erhält man die Strahlstärke

 

mit der Einheit W/sr.

In der Photometrie (Lichttechnik) ist die entsprechende Messgröße der Lichtstrom  , gemessen in der Einheit Lumen. Während die Strahlungsleistung (in diesem Zusammenhang meist   geschrieben) eine energetische, also objektive Messgröße ist, fließt beim Lichtstrom die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges ein (V-Lambda-Kurve). Die Verknüpfung zwischen beiden Größen ist das photometrische Strahlungsäquivalent   der Lichtquelle

 ,

das von deren Wellenlängenspektrum abhängig ist.

Siehe auch

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Literatur

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

Einzelnachweise

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  1. [1], Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch (IEV) der International Electrotechnical Commission: Eintrag 845-21-038 (Bereich Beleuchtung) nennt synonym: radiant flux = radiant power = „Strahlungsleistung“ = „Strahlungsfluss“