Spektroskopi’de spektral akı yoğunluğu, gerçek ya da sanal bir yüzeyde elektromanyetik radyasyon ile enerjinin değişim oranını yüzey alan ve dalga boyu başına tanımlayan bir değerdir.
Spektral akı yoğunluğu radyometrik bir ölçümdür. Bunun diğer ölçümlerden farkı ışığa elektromanyetik alan veya foton ile özelliklendirmesidir. W m−2 nm−1 (1 W m−2 nm−1 = 1 GW m−3 = 1 W mm−3) veya W m−2 μm−1 (1 W m−2 μm−1 = 1 MW m−3) gibi birimler daha kullanışlı olmasına rağmen Uluslararası ölçüm birimi W·m−2·Hz−1 dir. Yanski(Jansky) veya solar akı birimi olarak okunur. Parlama, radyant varlığı, radyant ışıma miktarı, ışınsallık gibi terimler spektral akı yoğunluğuyla çok yakından ilgilidir.
Spektral akı yoğunluğunu tanımlamak için kullanılan terimler farklılık gösterebilir. Bazen yoğunluk kelimesi kullanılmaz.
Uygulamaların içerikleri :
- (Belli bir noktadan ölçülen örneğin Dünya’da) Teleskop yardımıyla çözümlenememiş uzak mesafeli yıldız kaynaklarını tanımlama,
- Doğal elektromanyetik ışınımsal alanlarda bir noktanın tanımlanması. uzak mesafede(ışık yılı ile tanımlanan) bulunan küre veya yarım kürenin tümünden bir alet yardımıyla radyasyon toplanıp hesaplanması,
- Yapay hizalanmış elektromanyetik ışınım demetlerinin tanımlanması.
Tanımlanamayan Bir Nokta Kaynağından Alınan Akı Yoğunluğu
Tanımlanamayan bir nokta kaynağından alınan akı yoğunluğu, ölçüm aleti(genellikle teleskobik)nin kaynağın detaylarını çözümleyememesinden dolayı meydana gelmektedir. Göğün yüzeyindeki nokta kaynağının optiksel olarak yeterli bir şekilde çözümlenebilmesi için nokta kaynağında gelen radyasyonlar kaydedilir. Böylece diğer noktasal kaynaklardan kaynaklanabilecek sapma ve hatalar önlenmiş olacaktır. Bu durumda spektral akı yoğunluğu, gerçek ya da sanal bir yüzeyde elektromanyetik radyasyon ile enerjinin değişim oranını yüzey alan ve dalga boyu başına tanımlayan bir değerdir.
Verilen herhangi bir dalga boyunda λ ve spektral akı yoğunluğunda Fλ aşağıda verilen prosedürler izlenir:
- Kesit alanı 1 metre kare dedektör doğrudan radyasyona doğru çevrilir.
- Bant genişliği dar olan bir filtre dedektörün önüne yerleştirilir ve böylece sadece dalgaboyu dar olan noktaların geçişine izin verilecek.
- Elektromanyetik enerjinin oranı dedektör tarafından hesaplanacak.
- Bu ölçülen oran Δλ ye bölünecek ve böylece birim dalga boyu aralığında metrekare başına tespit edilen güç elde edilinebilecektir.
Spektral akı yoğunluğu genellikle y-ekseninde ışık kaynağının(örneğin yıldızlar) spektrumu(tayf)nu belirtir.
Ölçülen Noktadaki Işıksal Bölgenin Akı Yoğunluğu
Elektromanyetik ışıksal bölgede ölçülen noktadaki spektral akı yoğunluğunun tanımına iki farklı yaklaşım türü vardır. Uygunluğundan dolayı biri vektör yaklaşımı, diğeri ise skaler(yönsüz) yaklaşımdır. Vektör tanımı spektral noktadaki ışıksal noktanın(belirli ışınım yoğunluğu ya da belirli yoğunluk olarak bilinir) tam küresel integraline denk gelmektedir. Skaler tanım ise bu noktadaki mümkün olan spektral ışınımın(belirli yoğunluk) birçok muhtemel yarım küresel integralidir. Görünüşe göre vektör tanımı fiziğin teorik ışınım inceleme alanında oldukça tercih edildiği görülüyor. Skaler tanım ise daha çok pratik uygulamalar için tercih ediliyor.
Akı Yoğunluğunun Vektör Tanımı –‘Tam Küresel Akı Yoğunluğu’-
Vektör yaklaşımı akı yoğunluğunu izlenimci tarafından belirlenmiş uzaydaki bir noktada ve zaman olarak tanımlar. Bu yaklaşımı ayırt etmek için tam küresel akı yoğunluğundan söz etmek gerekir. Bu durumda doğa gözlemciye belirlenen noktanın değerini, yönünü ve akı yoğunluğunu hissetmemizi sağlar. Akı yoğunluk vektörü için :
where formülünü kullanabiliriz. noktasında, zamanda, frekanstaki spektral ışınımı verir. , noktasındaki merkezin uygun bir birim vektörünü belirtir. , çevresinde bir katı açı unsuru belirtir. ise kürenin bütün katı açıları boyunca olan entegrasyonunu belirtir.
Matematiksel olarak tam kürenin katı açıları boyuncaki ağırlıksız bir integral olarak tanımlanır. Akı yoğunluğu, spektral ışınımın(ya da belirli bir yoğunluğun) katı açıya göre ilk anıdır. İstenilen noktadaki spektral ışınımın tam küresel ölçüm yapmak pek de yaygın bir uygulama değildir. Çünkü bu belirli matematiksel küresel integrasyon kesin tanım için gereklidir. yine de konsepti, ışınım dönüşümü teorik analizinde kullanılır.
Yukarıda belirtildiği gibi, eğer akı yoğunluk vektörünün yönü simetri sayesinde veriliyorsa yani ışınım alanı düz ve düz katmanlı ise vektör akı yoğunluğu net akı olarak hesaplanabilir. Bilinen yönde cebirsel toplama ile iki zıt hissedilen skaler değerleri katmanlara dik olmasıyla net akı hesaplanır.
Uzayda verilen sabit alandaki bir nokta, vektör akı yoğunluğu, radyometrik değerler elektromanyetik bir değer olan Ponyting vektörüne eşit olur.
Tanıma vektör yaklaşımında belirli başka alt tanımlamalar vardır. Bazen gözlemci sadece belirli bir yönde ilgilenir. Örneğin dikey yön ile gezegensel ya da yıldızsal bölge kastedilir. Çünkü atmosfer her yatay yön için aynı kabul edilir. Böylece akının sadece dikey bileşeniyle ilgilenilir. Akının yatay bileşenleri simetriyle birbirlerini yok ettiği(ihmal ettiği) varsayılır. Sonuçta sadece akının dikey bileşeni 0 değerinden farklı olur. Bu durumda, bazı astrofizikçiler akının dikey bileşeni olan astrofiziksel akıyı(yoğunluğu)4π(pi)sayısına bölerler. Bazen astrofizikçiler akının dikey bileşenini 4π ye bölerler ve bunun için Eddington akısını kullanırlar.
Akı Yoğunluğunun Skaler Tanımı -‘Yarım Küre Akı Yoğunluğu’-
Skaler yaklaşım, akı yoğunluğunu bir yönün skaler değerli fonksiyonu olarak ve uzaydaki algı gözlemci tarafından gözlemcinin belirlediği bir nokta olarak tanımlanır. Bazen bu yaklaşım yarım küre akısı terimi kullanılarak belirlenir. Örneğin bir termal radyasyon gözlemcisi, atmosferde bulunan maddelerden yayılarak Dünya’nın yüzeyine ulaşan bu maddelerin dikey yöndekiler ve aşağı yönlü hissi uyandıranlarla ilgilenir. Bu gözlemci belirtilen noktayı çevreleyen yatay düzlemde bir birim alan düşünür. Gözlemci atmosferden her yöne yayılan, aşağı doğru iniyor hissi veren radyasyonun birim alan ile toplam gücünü bulmak ister. Skaler akı yoğunluğu için yön ve algı belirtilir. Bunu şu şekilde tanımlayabiliriz:
Yukarıdaki notasyon ile : integrasyonun sadece belirlenin yarımküre katı açıları boyunca genişlediğini belirtir ve , belirlenen yön ile arasındaki açıyı belirler. terimi Lambert Yasa’sının belirlenmesi için gereklidir.
Kaynakça
1.↑ Green, S.F., Jones, M.H., Burnell, S.J. (2004). An Introduction to the Sun and Stars, Cambridge University Press, Cambridge UK, , page 21.
2.↑ Goody, R.M., Yung, Y.L. (1989). Atmospheric Radiation: Theoretical Basis, 2nd edition, Oxford University Press, Oxford, New York, 1989, , pages 16–17.
3.↑ Chandrasekhar, S. (1950). Radiative Transfer, Oxford University Press, Oxford, pages 2–3.
4.1 2 3 4 Mihalas, D. (1978). Stellar Atmospheres, 2nd edition, Freeman, San Francisco, , pages 9–11.
5.1 2 3 Mihalas, D., Weibel-Mihalas, B. (1984). Foundations of Radiation Hydrodynamics, Oxford University Press, New York, ., pages 313-314.
6.↑ Cox, J.P. with Giuli, R.T (1968/1984). Principles of Stellar Structure, Gordon and Breach, , volume 1, pages 33–35.
7.1 2 3 Mandel, L., Wolf, E. (1995). Optical coherence and quantum optics, Cambridge University Press, Cambridge UK, , pages 287-288.
8.1 2 Jackson, J.D. (1999). Classical Electrodynamics, third edition, Wiley, New York, , page 259.
9.↑ Paltridge, G.W. (1970). Day-time long-wave radiation from the sky, Q.J.R. Meteorol. Soc., 96: 645-653.
10.↑ Bohren, C.F., Clothiaux, E.E. (2006). Fundamentals of Atmospheric Radiation, Wiley-VCH, Weinheim, , pages 206-208.
11.↑ Liou, K.N. (2002). An Introduction to Atmospheric Radiation, 2nd edition, Academic Press, Amsterdam, , page 5.
12.↑ Wallace, J.M., Hobbs, P.V. (2006). Atmospheric Science: An Introductory Survey, second edition, Elsevier, Amsterdam, , page 115.
13.↑ Paltridge, G.W. Platt, S.M.R. (1976). Radiative processes in Meteorology and Climatology, Elsevier, Amsterdam, , pages 35– 37.
14.↑ Kondratyev, K.Y. (1969). Radiation in the Atmosphere, Academic Press, New York, pages 12–14.
15.↑ Born, M., Wolf, E. (2003). Principles of Optics. The electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light, seventh edition, Cambridge University Press, Cambridge UK, , page 195.
16.↑ Planck, M., (1914). The Theory of Heat Radiation, second edition, translated by M. Masius, P. Blakiston's Son & Co. Philadelphia, Section 16, page 14.
17.↑ Mandel, L., Wolf, E. (1995). Optical coherence and quantum optics, Cambridge University Press, Cambridge UK, , page 267.
18.↑ Hapke, B. (1993). Theory of Reflectance and Emittance Spectroscopy, Cambridge University Press, Cambridge UK, , see pages 12 and 64.
19.↑ Born, M., Wolf, E. (2003). Principles of Optics. The electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light, seventh edition, Cambridge University Press, Cambridge UK, , page 10.
20.↑ Loudon, R. (2004). The Quantum Theory of Light, third edition, Oxford University Press, Oxford, , page 174.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Spektroskopi de spektral aki yogunlugu gercek ya da sanal bir yuzeyde elektromanyetik radyasyon ile enerjinin degisim oranini yuzey alan ve dalga boyu basina tanimlayan bir degerdir Spektral aki yogunlugu radyometrik bir olcumdur Bunun diger olcumlerden farki isiga elektromanyetik alan veya foton ile ozelliklendirmesidir W m 2 nm 1 1 W m 2 nm 1 1 GW m 3 1 W mm 3 veya W m 2 mm 1 1 W m 2 mm 1 1 MW m 3 gibi birimler daha kullanisli olmasina ragmen Uluslararasi olcum birimi W m 2 Hz 1 dir Yanski Jansky veya solar aki birimi olarak okunur Parlama radyant varligi radyant isima miktari isinsallik gibi terimler spektral aki yogunluguyla cok yakindan ilgilidir Spektral aki yogunlugunu tanimlamak icin kullanilan terimler farklilik gosterebilir Bazen yogunluk kelimesi kullanilmaz Uygulamalarin icerikleri Belli bir noktadan olculen ornegin Dunya da Teleskop yardimiyla cozumlenememis uzak mesafeli yildiz kaynaklarini tanimlama Dogal elektromanyetik isinimsal alanlarda bir noktanin tanimlanmasi uzak mesafede isik yili ile tanimlanan bulunan kure veya yarim kurenin tumunden bir alet yardimiyla radyasyon toplanip hesaplanmasi Yapay hizalanmis elektromanyetik isinim demetlerinin tanimlanmasi Tanimlanamayan Bir Nokta Kaynagindan Alinan Aki YogunluguTanimlanamayan bir nokta kaynagindan alinan aki yogunlugu olcum aleti genellikle teleskobik nin kaynagin detaylarini cozumleyememesinden dolayi meydana gelmektedir Gogun yuzeyindeki nokta kaynaginin optiksel olarak yeterli bir sekilde cozumlenebilmesi icin nokta kaynaginda gelen radyasyonlar kaydedilir Boylece diger noktasal kaynaklardan kaynaklanabilecek sapma ve hatalar onlenmis olacaktir Bu durumda spektral aki yogunlugu gercek ya da sanal bir yuzeyde elektromanyetik radyasyon ile enerjinin degisim oranini yuzey alan ve dalga boyu basina tanimlayan bir degerdir Verilen herhangi bir dalga boyunda l ve spektral aki yogunlugunda Fl asagida verilen prosedurler izlenir Kesit alani 1 metre kare dedektor dogrudan radyasyona dogru cevrilir Bant genisligi dar olan bir filtre dedektorun onune yerlestirilir ve boylece sadece dalgaboyu dar olan noktalarin gecisine izin verilecek Elektromanyetik enerjinin orani dedektor tarafindan hesaplanacak Bu olculen oran Dl ye bolunecek ve boylece birim dalga boyu araliginda metrekare basina tespit edilen guc elde edilinebilecektir Spektral aki yogunlugu genellikle y ekseninde isik kaynaginin ornegin yildizlar spektrumu tayf nu belirtir Olculen Noktadaki Isiksal Bolgenin Aki YogunluguElektromanyetik isiksal bolgede olculen noktadaki spektral aki yogunlugunun tanimina iki farkli yaklasim turu vardir Uygunlugundan dolayi biri vektor yaklasimi digeri ise skaler yonsuz yaklasimdir Vektor tanimi spektral noktadaki isiksal noktanin belirli isinim yogunlugu ya da belirli yogunluk olarak bilinir tam kuresel integraline denk gelmektedir Skaler tanim ise bu noktadaki mumkun olan spektral isinimin belirli yogunluk bircok muhtemel yarim kuresel integralidir Gorunuse gore vektor tanimi fizigin teorik isinim inceleme alaninda oldukca tercih edildigi goruluyor Skaler tanim ise daha cok pratik uygulamalar icin tercih ediliyor Aki Yogunlugunun Vektor Tanimi Tam Kuresel Aki Yogunlugu Vektor yaklasimi aki yogunlugunu izlenimci tarafindan belirlenmis uzaydaki bir noktada ve zaman olarak tanimlar Bu yaklasimi ayirt etmek icin tam kuresel aki yogunlugundan soz etmek gerekir Bu durumda doga gozlemciye belirlenen noktanin degerini yonunu ve aki yogunlugunu hissetmemizi saglar Aki yogunluk vektoru icin F x t n W I x t n n n dw n displaystyle mathbf F mathbf x t nu oint Omega I mathbf x t mathbf hat n nu mathbf hat n d omega mathbf hat n where I x t n n displaystyle I mathbf x t mathbf hat n nu formulunu kullanabiliriz x displaystyle mathbf x noktasinda t displaystyle t zamanda n displaystyle nu frekanstaki spektral isinimi verir n displaystyle mathbf hat n x displaystyle mathbf x noktasindaki merkezin uygun bir birim vektorunu belirtir dw n displaystyle d omega mathbf hat n n displaystyle mathbf hat n cevresinde bir kati aci unsuru belirtir W displaystyle Omega ise kurenin butun kati acilari boyunca olan entegrasyonunu belirtir Matematiksel olarak tam kurenin kati acilari boyuncaki agirliksiz bir integral olarak tanimlanir Aki yogunlugu spektral isinimin ya da belirli bir yogunlugun kati aciya gore ilk anidir Istenilen noktadaki spektral isinimin tam kuresel olcum yapmak pek de yaygin bir uygulama degildir Cunku bu belirli matematiksel kuresel integrasyon kesin tanim icin gereklidir yine de konsepti isinim donusumu teorik analizinde kullanilir Yukarida belirtildigi gibi eger aki yogunluk vektorunun yonu simetri sayesinde veriliyorsa yani isinim alani duz ve duz katmanli ise vektor aki yogunlugu net aki olarak hesaplanabilir Bilinen yonde cebirsel toplama ile iki zit hissedilen skaler degerleri katmanlara dik olmasiyla net aki hesaplanir Uzayda verilen sabit alandaki bir nokta vektor aki yogunlugu radyometrik degerler elektromanyetik bir deger olan Ponyting vektorune esit olur Tanima vektor yaklasiminda belirli baska alt tanimlamalar vardir Bazen gozlemci sadece belirli bir yonde ilgilenir Ornegin dikey yon ile gezegensel ya da yildizsal bolge kastedilir Cunku atmosfer her yatay yon icin ayni kabul edilir Boylece akinin sadece dikey bileseniyle ilgilenilir Akinin yatay bilesenleri simetriyle birbirlerini yok ettigi ihmal ettigi varsayilir Sonucta sadece akinin dikey bileseni 0 degerinden farkli olur Bu durumda bazi astrofizikciler akinin dikey bileseni olan astrofiziksel akiyi yogunlugu 4p pi sayisina bolerler Bazen astrofizikciler akinin dikey bilesenini 4p ye bolerler ve bunun icin Eddington akisini kullanirlar Aki Yogunlugunun Skaler Tanimi Yarim Kure Aki Yogunlugu Skaler yaklasim aki yogunlugunu bir yonun skaler degerli fonksiyonu olarak ve uzaydaki algi gozlemci tarafindan gozlemcinin belirledigi bir nokta olarak tanimlanir Bazen bu yaklasim yarim kure akisi terimi kullanilarak belirlenir Ornegin bir termal radyasyon gozlemcisi atmosferde bulunan maddelerden yayilarak Dunya nin yuzeyine ulasan bu maddelerin dikey yondekiler ve asagi yonlu hissi uyandiranlarla ilgilenir Bu gozlemci belirtilen noktayi cevreleyen yatay duzlemde bir birim alan dusunur Gozlemci atmosferden her yone yayilan asagi dogru iniyor hissi veren radyasyonun birim alan ile toplam gucunu bulmak ister Skaler aki yogunlugu icin yon ve algi belirtilir Bunu su sekilde tanimlayabiliriz F x t n W I x t n n cos 8 n dw n displaystyle F mathbf x t nu int Omega I mathbf x t mathbf hat n nu cos theta mathbf hat n d omega mathbf hat n Yukaridaki notasyon ile W displaystyle Omega integrasyonun sadece belirlenin yarimkure kati acilari boyunca genisledigini belirtir ve 8 n displaystyle theta mathbf hat n belirlenen yon ile n displaystyle mathbf hat n arasindaki aciyi belirler cos 8 n displaystyle cos theta mathbf hat n terimi Lambert Yasa sinin belirlenmesi icin gereklidir Kaynakca1 Green S F Jones M H Burnell S J 2004 An Introduction to the Sun and Stars Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 83737 5 page 21 2 Goody R M Yung Y L 1989 Atmospheric Radiation Theoretical Basis 2nd edition Oxford University Press Oxford New York 1989 ISBN 0 19 505134 3 pages 16 17 3 Chandrasekhar S 1950 Radiative Transfer Oxford University Press Oxford pages 2 3 4 1 2 3 4 Mihalas D 1978 Stellar Atmospheres 2nd edition Freeman San Francisco ISBN 0 7167 0359 9 pages 9 11 5 1 2 3 Mihalas D Weibel Mihalas B 1984 Foundations of Radiation Hydrodynamics Oxford University Press New York ISBN 0 19 503437 6 pages 313 314 6 Cox J P with Giuli R T 1968 1984 Principles of Stellar Structure Gordon and Breach ISBN 0 677 01950 5 volume 1 pages 33 35 7 1 2 3 Mandel L Wolf E 1995 Optical coherence and quantum optics Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 41711 2 pages 287 288 8 1 2 Jackson J D 1999 Classical Electrodynamics third edition Wiley New York ISBN 0 471 30932 X page 259 9 Paltridge G W 1970 Day time long wave radiation from the sky Q J R Meteorol Soc 96 645 653 10 Bohren C F Clothiaux E E 2006 Fundamentals of Atmospheric Radiation Wiley VCH Weinheim ISBN 3 527 40503 8 pages 206 208 11 Liou K N 2002 An Introduction to Atmospheric Radiation 2nd edition Academic Press Amsterdam ISBN 978 0 12 451451 5 page 5 12 Wallace J M Hobbs P V 2006 Atmospheric Science An Introductory Survey second edition Elsevier Amsterdam ISBN 978 0 12 732951 2 page 115 13 Paltridge G W Platt S M R 1976 Radiative processes in Meteorology and Climatology Elsevier Amsterdam ISBN 0 444 41444 4 pages 35 37 14 Kondratyev K Y 1969 Radiation in the Atmosphere Academic Press New York pages 12 14 15 Born M Wolf E 2003 Principles of Optics The electromagnetic theory of propagation interference and diffraction of light seventh edition Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 64222 1 page 195 16 Planck M 1914 The Theory of Heat Radiation second edition translated by M Masius P Blakiston s Son amp Co Philadelphia Section 16 page 14 17 Mandel L Wolf E 1995 Optical coherence and quantum optics Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 41711 2 page 267 18 Hapke B 1993 Theory of Reflectance and Emittance Spectroscopy Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 30789 9 see pages 12 and 64 19 Born M Wolf E 2003 Principles of Optics The electromagnetic theory of propagation interference and diffraction of light seventh edition Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 64222 1 page 10 20 Loudon R 2004 The Quantum Theory of Light third edition Oxford University Press Oxford ISBN 0 19 850177 3 page 174