Читать книгу Thermografie - Eric Rahne - Страница 24

1.2.4. Lambertsches Kosinusgesetz

Оглавление

Der ideale Strahler ist ein Lambertscher, also diffuser Strahler, ohne bevorzugte Strahlungsrichtung. Also ein solcher Körper, der in jede Richtung des halbkugelförmigen Raumes die gleiche Strahldichte abgibt.


Abb. 21: Lambertscher Strahler


Abb. 22: Johann Heinrich Lambert, schweizer Mathematiker, Philosoph und Schriftsteller (1728 - 1777) (Wikipedia, gemeinfrei [A11])

Gl. 25

Legende:

L ... Strahldichte (flächenprojizierter Strahlstrom je Raumwinkel) [W/m2 sr]
I ... Strahlstrom (raumwinkelbezogene Strahlungsleistung) [W/sr]
A0 ... strahlende Fläche [m2]
β ... Winkel der Strahlung [°]

Im Falle eines Lambertschen Strahlers ist die Strahldichte L, d. h. der Strahlungsfluss durch eine, in einer bestimmten Entfernung befindlichen, Fläche im Raum stets gleich groß, unabhängig von der Strahlungsrichtung im Raum.

Die von einer Fläche dA ausgehende Strahlstärke hängt dagegen vom Strahlungswinkel β ab, da in Strahlrichtung nur die projizierte - auf dem Strahl senkrecht stehende - Fläche dAβ statt der Fläche dA wirkt. In Richtung der Flächennormalen auf dA ist die Strahlstärke am größten, da hierbei die projizierte Fläche gleich der strahlenden Fläche dA ist.

Gl. 26

Dementsprechend verringert sich der Strahlstrom I mit dem Kosinus des Winkels zwischen der Flächennormalen und der Strahlungsrichtung. (Somit ist der Maximalwert des Strahlstromes senkrecht zur Oberfläche gegeben, bei 60° halbiert sich derselbe, parallel zur Oberfläche liegt das Minimum vor.)

Es kann festgestellt werden, dass die von einem Oberflächenelement zu einem anderen Oberflächenelement emittierte Energie gleich dem Produkt der ausgestrahlten Energie des Strahlerflächenelements in Richtung seiner Flächennormale und des Kosinus des Raumwinkels der Strahlungsrichtung relativ zur Flächennormalen des bestrahlten Oberflächenelements ist.

Gl. 27

Hierzu ein Beispiel aus dem täglichen Leben: Der Winkel zwischen Erdoberfläche und Sonne bestimmt die sich vormittags verstärkende, ab Mittag wieder abnehmende Bestrahlung (und damit Erwärmung) der Erdoberfläche. Der Neigungswinkel der Erdachse zur Bahn der Erde um die Sonne dagegen verursacht den Wechsel zwischen den Jahreszeiten.

Thermografie

Подняться наверх