Для кількісної оцінки дії оптичного випромінювання ОВ користуються системою енергетичних величин.
Мірою випромінювання є енергія , що вимірюється в джоулях (Дж). У практиці зручніше користуватися не енергією, а потужністю випромінювання (інакше її називають потоком випромінювання ):
, [Вт] = [Дж/с], (1.4)
де t – час, за який відбувається випромінювання. Виміряється потік у ватах [Вт].
Для монохроматичного випромінювання
, (1.5)
де індекс е у позначенні свідчить про те, що прийнято систему енергетичних величин і одиниць.
Для опису розподілу потоку випромінювання за спектром (залежно від довжини хвилі випромінювання) користуються поняттям спектральної густини потоку випромінювання :
, (1.5)
де – однорідний потік на ширині смуги , де виміряний однорідний потік (рис. 1.5а).
а б
Рисунок 1.5 – Потік а) і спектральна густина
випромінювання (б)
Переходячи до , отримаємо
, (1.6)
або із цієї формули можна отримати потік при відомій спектральній густині
. (1.7)
Залежність може задаватися у вигляді графіка (рис. 1.5б), тоді потік Фе дорівнює площі, обмеженій кривою й віссю абсцис, або у вигляді таблиці.
При лінійчастому спектрі
, (1.8)
де – потік випромінювання з довжиною хвилі .
Розподіл потоку в просторі (просторова густина потоку випромінювання) – сила випромінювання :
, [Вт·ср-1], (1.9)
де – тілесний кут, у якому розподіляється потік.
Тілесний кут в 1 стерадіан відповідає куту конуса із вершиною в центрі сфери, що відтинає в сфері радіусом площу поверхні (рис. 1.6)
, [стерадіан]. (1.10)
Рисунок 1.6 – До визначення тілесного кута
Густина потоку на поверхні, що опромінюється, – опромінення :
, [Вт·м-2], (1.11)
де – площа поверхні, що опромінюється.
Густина потоку на випромінюваній поверхні – енергетична світність Ме:
, [Вт·м-2], (1.12)
де – площа випромінюваної поверхні.
Кількість випромінювання, одержуваного за якийсь час, називають дозою опромінення – енергетичною експозицією :
, [Вт·м-2·с] = [Дж·м-2]. (1.13)
Таким чином, енергетичні характеристики оптичного випромінювання такі: