3.1 Негізгі энергетикалық шамалар және олардың өлшем бірліктері

Оптикалық сәулелену өрісі энергияны сәуле шығаратын денеден оны жұтатын денеге дейін тасымалдаумен тығыз байланысты болады. Бұл тасымалдау электр-магниттік тербелістері арқылы жүзеге асырылады.

Көп жағдайларда сәулелену энергиясының қуатын (сәулелену ағынын) білу қажет болады. Сәулелену ағыны деп уақыт бірлігі ішінде тасымалданатын сәулелену энергиясын айтады.

(3.1)

мұндағы dW - dτ уақыт ішіндегі сәулелену энергиясы, Дж; dτ – сәулелену бірқалыпты деп қабылдауға болатын уақыт аралығы, с.

Сәулелену ағынының өлшем бірлігі ватт (Вт=Дж/с).

Кағида бойынша, оптикалық сәулелену көздері - толкындарының ұзындықтары әр түрлі болатын сәулелерден тұратын күрделі ағын береді.

Сәулеленудің спектр бойынша таралуын сәулелену ағынының спектрлік тығыздығының мәнімен анықтайды. Спектрлік тығыздық φ_λ (Вт· нм^-1) сан жағынан біртекті ағынның ΔФ_λ осы ағын өлшенген спектр телімінің еніне Δλ қатынасымен анықталады:

Δλ –нөльге ұмтылады деп қабылдап, шегінде

(3.2)

Сәулелену ағынының спектрлік тығыздығының функциясы әдетте тік бұрышты координаталар жүйесінде тұрғызылады (3.1-сурет). Спектрлік тығыздықтың берілген функциясын спектрдің оптикалық бөлімі шегінде интегралдап, энергия көзінің сәлелену ағынының мәнін анықтаймыз:

(3.3)

3.1 сурет - Тұтас спектрлі сәулелену ағынының спектрлік таратылуы (а) және сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы (б)

Сәулелену ағынының спектрлік тығыздығының функциясы сәулелену энергия көзінің негізгі сипаттамасы болып табылады. Өйткені, ол сәулелену ағынының спектрлік құрамын және оның мәнін бағалауға мүмкіншілік береді. Сәулелену ағынының мәнін φ(λ) қисығымен және абцисс осімен шектелген аудан ретінде анықтауға болады.

Сєулелену күші - энергия көзінің сәулелену ағынының кеңестіктік тығыздығы (Вт· ср^-1). Бұл шама денелік бұрыштың ішінде барлық жаққа бірдей таралған сәулелену ағынының осы денелік бұрыштың мәніне қатынасымен анықталады:

(3.4)

Конустық бет құрастыратын бұрыш денелік немесе кеңістіктік бұрыш деп аталады. Сфералық бетте ауданы сфера радиусының квадратына тең болатын сфера телімін кесіп ойатын кеңістіктік бұрыш денелік бұрыштың өлшем бірлігі - стерадиан (ср) ретінде қабылданылады. Сәулелену ағынының сәуле шығару бетінің ауданына қатынасы сәулелену тығыздығы деп саналады:

(3.5)

мұндагы dS_c- сәуле шығаратын дене бетінің ауданы (осы аудан шегінде сәулелену біркелкі деп есептеуге болады).

Сәулелендіретін бетке түсетін және сол бетке біркалыпты таралатын сәулелену ағынының осы беттің ауданына қатынасы сәулелендіріліну (сәулелендіру тығыздығы) деп аталады:

(3.6)

Сәулелену тығыздығы сәуле шығаратын көзге жатады және оны сипаттайды, ал сәулелендіріліну түсініктемесі сәулелендірілетін бетке жатады. Бұл осы екі шаманың айырмашылығы болып табылады.

Сәулелену энергиясын энергияның басқа түрлеріне түрлендіру процесі тек сәуле қабылдағыштың сәулелендіріліну мәнімен және сәулеленудің спектрлік құрамымен ғана емес, сондай-ақ сәулелендірудің ұзақтылығымен де анықталады. Осы себептен сәулелендіру мөлшері деген шаманың манызы зор келеді. Сәулелендіру уақыты ішінде сәулелендірілетін беттің бірлігіне түсетін сәулелену энергиясының мәні сәулелендіру мөлшері Н (Вт· с· м^-2) деп аталады. Жалпы жағдайда:

(3.7)

мұндағы ε_і– сәулелендірілінудің ілездік мәні; τ₁,τ₂- сәулелендіруді бастау және аяқтау уақыты.