Radiometría

La radiometría es un conjunto de técnicas para medir la radiación electromagnética , incluida la luz visible . Las técnicas radiométricas en óptica caracterizan la distribución de la potencia de la radiación en el espacio, a diferencia de las técnicas fotométricas , que caracterizan la interacción de la luz con el ojo humano.

La diferencia fundamental entre radiometría y fotometría es que la radiometría puede cubrir todo el espectro de radiación óptica , ^{[ 1 ]} mientras que la fotometría se limita al espectro visible . ^{[ 2 ]} Sin embargo, algunas definiciones de radiometría incluyen otras porciones del espectro de radiación electromagnética , ^{[ 3 ] [ 4 ]} y algunos glosarios definen la fotometría de manera que las cantidades asociadas se ponderan por longitud de onda según la sensibilidad espectral del sistema visual humano. ^{[ 5 ]} Por lo tanto, la fotometría puede considerarse un tipo de radiometría. ^{[ 6 ]} La radiometría es distinta de las técnicas cuánticas como el conteo de fotones .

El uso de radiómetros para determinar la temperatura de objetos y gases midiendo el flujo de radiación se denomina pirometría . Los pirómetros portátiles suelen comercializarse como termómetros infrarrojos .

La radiometría es importante en astronomía , especialmente en radioastronomía , y desempeña un papel significativo en la teledetección terrestre . Las técnicas de medición clasificadas como radiometría en óptica se denominan fotometría en algunas aplicaciones astronómicas, a diferencia del uso que se le da al término en óptica.

La espectrorradiometría es la medición de cantidades radiométricas absolutas en bandas estrechas de longitud de onda. ^{[ 7 ]}

Las cantidades integrales (como el flujo radiante ) describen el efecto total de la radiación de todas las longitudes de onda o frecuencias , mientras que las cantidades espectrales (como la potencia espectral ) describen el efecto de la radiación de una sola longitud de onda λ o frecuencia ν . A cada cantidad integral le corresponden cantidades espectrales , definidas como el cociente de la cantidad integrada por el rango de frecuencia o longitud de onda considerado. ^{[ 8 ]} Por ejemplo, el flujo radiante Φ _e corresponde a la potencia espectral Φ _{e, λ} y Φ _{e, ν} .

Para obtener la contraparte espectral de una magnitud integral se requiere una transición límite . Esto se deriva de la idea de que la probabilidad de existencia del fotón de longitud de onda solicitada con precisión es cero. Ilustremos la relación entre ellas utilizando el flujo radiante como ejemplo:

Flujo integral, cuya unidad es W : $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }.}$$ Flujo espectral por longitud de onda, cuya unidad es W/ m² : $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\lambda },}$$ dónde${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$es el flujo radiante de la radiación en un pequeño intervalo de longitud de onda${\displaystyle [\lambda -{d\lambda \over 2},\lambda +{d\lambda \over 2}]}$El área bajo una gráfica con la longitud de onda en el eje horizontal es igual al flujo radiante total.

Flujo espectral por frecuencia, cuya unidad es W/ Hz : $${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={d\Phi _{\mathrm {e} } \over d\nu },}$$ dónde${\displaystyle d\Phi _{\mathrm {e} }}$es el flujo radiante de la radiación en un pequeño intervalo de frecuencia${\displaystyle [\nu -{d\nu \sobre 2},\nu +{d\nu \sobre 2}]}$El área bajo una gráfica con el eje horizontal de frecuencia es igual al flujo radiante total.

Las cantidades espectrales por longitud de onda λ y frecuencia ν están relacionadas entre sí, ya que el producto de las dos variables es la velocidad de la luz (${\displaystyle \lambda \cdot \nu =c}$):

${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }={c \over \lambda ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\nu },}$o${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }={c \over \nu ^{2}}\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda },}$o${\displaystyle \lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }=\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }.}$

La magnitud integral se puede obtener mediante la integración de la magnitud espectral:

$${\displaystyle \Phi _{\mathrm {e} }=\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\nu =\int _{0}^{\infty }\lambda \Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }\,d\ln \lambda =\int _{0}^{\infty }\nu \Phi _{\mathrm {e} ,\nu }\,d\ln \nu .}$$

• Reflectividad
• Radiómetro de microondas
• Medición de la radiación ionizante
• Calibración radiométrica
• Resolución radiométrica

• Preguntas frecuentes sobre radiometría y fotometría. Página de preguntas frecuentes sobre radiometría del profesor Jim Palmer (Facultad de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona).