Strahlungsenergie

Die Strahlungsenergie ist eine physikalische Größe der Radiometrie. Sie ist die Energie der elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise des Lichtes.

Strahlungsintensität der Sonne oberhalb und auf der Erdoberfläche

Beschreibung

Betrachtet man elektromagnetische Strahlung (in Folge nur als Licht bezeichnet) vereinfacht 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 $h$ und der Frequenz der Welle $f$.

Für monochromatisches (einfarbiges) Licht ergibt sich die Strahlungsenergie daher als Produkt der Zahl der Photonen und ihrer Energie:

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

wobei $N$ die Zahl der Photonen ist.

In der Regel besteht Licht jedoch aus Photonen unterschiedlicher Energie (es ist polychromatisch, das heißt mehrfarbig).

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 daher:

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

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 von $E$ für die Energie $Q$ 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 verschieden 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.