Hustota energie záření

Hustota energie záření je radiometrická veličina vyjadřující množství zářivé energie v jednotkovém objemu v daném místě a čase. Oním zářením může být elektromagnetické záření, ale i jakýkoli jiný druh vlnění.^[1] Veličina se obvykle značí ${\displaystyle w}$ nebo ${\displaystyle \rho }$^[2] a její jednotkou je joule na metr krychlový (J/m³).

Definuje se vztahem

${\displaystyle w={\frac {\mathrm {d} W}{\mathrm {d} V}},}$^[1]

kde

${\displaystyle w}$ je hustota energie záření,

${\displaystyle W}$ je množství zářivé energie v určitém objemu,

${\displaystyle V}$ je objem.

Souvislost s ostatními radiometrickými veličinami

Protože záření vždy přenáší energii,^[1] je užitečné se ptát, jak rychle tento přenos probíhá. Jestliže všechno záření v daném místě přichází z jednoho směru, pak zářivý tok jednotkovou plochou kolmou ke směru šíření vyjadřuje intenzita záření, pro kterou platí

${\displaystyle I_{\mathrm {e} }=cw,}$^[1]

kde

${\displaystyle I_{\mathrm {e} }}$ je intenzita záření (tj. zářivý tok na jednotku plochy),

${\displaystyle c}$ je rychlost světla (obecně rychlost šíření záření),

${\displaystyle w}$ je hustota energie záření.

Přichází-li záření naopak rovnoměrně ze všech směrů, jako je tomu například uvnitř dutiny v termodynamické rovnováze, potom přenos energie nejlépe vystihuje veličina zář ${\displaystyle L_{\mathrm {e} }}$ (tj. zářivý tok jednotkou plochy na jednotku prostorového úhlu), pro kterou platí

${\displaystyle L_{\mathrm {e} }={\frac {c}{4\pi }}w.}$^[3]

Intenzita vyzařování malým otvorem z takové dutiny pak je ${\displaystyle M_{\mathrm {e} }=\pi L_{\mathrm {e} }}$.^[4] Těchto vztahů se využívá například při odvození popisu záření absolutně černého tělesa.

Reference