Modul 2 - Physikalische Grundlagen - Radiometrie - Radiometrische Größen
Elektromagnetische Strahlung ist ein Strömen von Energie, jedoch beeinflusst sich diese bei unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung gegenseitig nicht.
Die grundlegende Größe in der Radiometrie ist der Strahlungsfluss F, er wird definiert als die sich durch einen bestimmten Querschnitt F in eine bestimmte Richtung fortpflanzende Strahlungsleistung. Seine Dimension ist Energie / Zeit = Leistung, die Einheit ist somit Watt [W].
Fällt ein bestimmter Strahlungsfluss dF auf eine Oberfläche dF, so ergibt sich die Bestrahlungsstärke E aus der Gleichung
Abb. 2-8: zur Definition der Bestrahlungsstärke E (aus Kraus, 1988)
E = dF / dF [W/m²].
Wird die Strahlung dagegen von einer Fläche abgestrahlt, so wird von der spezifischen Ausstrahlung gesprochen.
Abb. 2-9: zur Definition der spezifischen Ausstrahlung M (aus Kraus, 1988)
M = dF / dF [W/m²]
Weitere wichtige Größen sind zum einen die Strahlstärke I sowie zum anderen die Strahldichte L. Hier ist es wichtig, vorher eine andere Größe, den Raumwinkel W, einzuführen. Ein ebener Winkel kann durch die Länge des Bogens angegeben werden, den die Winkelschenkel aus einem Kreis mit dem Radius r herausschneiden. Ein Raumwinkel dagegen ist durch die Fläche F charakterisiert, welche der den Raumwinkel umschließende Kegel aus einer Kugel mit dem Radius r herausschneidet und hat die Einheit Steradiant [sr] (Abb. 2-9).
Abb. 2-10: zur Definition des Raumwinkels W (aus Kraus, 1988)
Jetzt lassen sich die Strahlstärke I und die Strahldichte L definieren. Die Strahlstärke
Abb. 2-11: zur Definition der Strahlstärke I (aus Kraus, 1988)
I = dF / dW [W/sr]
gibt an, wie viel Energie von einer punktförmigen Stahlungsquelle auf die Fläche eines Raumwinkels trifft. Eine punktförmige Strahlungsquelle wird vor allem dann angenommen, wenn die Entfernung zu ihr entsprechend groß ist.
In geringerer Entfernung muss von einer flächenförmigen Strahlungsquelle ausgegangen werden. Dies berücksichtigt die Strahldichte L. Ausgehend davon, dass sich das Raumwinkelelement im Winkel Q zur Normalen der ausstrahlenden Fläche befindet, also den Winkel Q mit der Strahlungsrichtung einschließt, so ist der auf das Flächen- und Raumwinkelelement bezogene Strahlungsfluss die Strahldichte L. Sie gibt die Änderung des auf das Raumwinkelelement auftreffenden Strahlungsflusses an, wenn sich der Winkel Q ändert.
Abb. 2-12: zur Definition der Strahdichte L (aus Kraus, 1988)
Die orts- und richtungsabhängige Strahldichte L ist für die Fernerkundung sehr wichtig, denn die Geländeoberfläche reflektiert die Strahlung größtenteils diffus, also in alle möglichen Richtungen.
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