Energia radiant
En física, i particularment en radiometria, la energia radiant és l'energia de la radiació electromagnètica i de la radiació gravitacional.[1] Com a forma d'energia, la seua unitat en el SI és el joule (J). La cantitat d'energia radiant es pot calcular integrant el fluix radiant (potència radiant) sobre el temps. El símbol Qi s'utilisa freqüentment en la lliteratura per a denotar energia radiant (el subíndex "i" prové de "energètic", per a distinguir-la de les cantitats fotomètriques). En atres branques de la física, l'energia electromagnètica sol representar-se en I o W. El terme s'ampra particularment quan una font emet radiació electromagnètica cap al seu entorn, ya siga visible o invisible a l'ull humà.[2][3]
Us i història de la terminologia
[editar | editar còdic]El terme "energia radiant" s'ampra en major freqüència en els camps de la radiometria, l'energia solar, la calefacció i l'allumenament, encara que ocasionalment també s'utilisa en atres camps, com les telecomunicacions. En aplicacions modernes que involucren la transmissió d'energia d'un punt a un atre, "energia radiant" s'usa a voltes per a referir-se a les pròpies ones electromagnètiques, més que a la seua energia (una propietat de les ones). Històricament, també s'ha utilisat el terme "energia electro-radiant".
El terme "energia radiant" també s'aplica a la radiació gravitacional.[4][5] Per eixemple, les primeres ones gravitacionals observades varen ser produïdes per la colisió d'un forat negre binario, que va emetre aproximadament 5,3 × 1047 juliol d'energia en forma d'ones gravitacionals.[6]
Anàlisis físic
[editar | editar còdic]
Degut a que la radiació electromagnètica (EM) pugues conceptualizarse com un fluix de fotons, l'energia radiant pot entendre's com energia del fotó: l'energia transportada per estos fotons. Alternativament, la radiació EM pot considerar-se una ona electromagnètica que transporta energia en els seus camps elèctric i magnètic oscilantes. Estes dos visions són completament equivalents i es reconcilien en la teoria quàntica de camps (vore dualitat ona-partícula).[7]
La radiació EM pot tindre diverses freqüèncias. Les bandes de freqüència presents en una senyal EM determinada poden ser discretes (com en els espectres atòmics) o contínues (com en la radiació de cos negre). En la descripció corpuscular, l'energia transportada per cada fotó és proporcional a la seua freqüència (I = hν, a on h és la constant de Planck i ν la freqüència). En la descripció ondulatoria, l'energia d'una ona monocromàtica és proporcional a la seua intensitat (quadrat de l'amplitut del camp). Açò implica que, per a dos ones EM d'igual intensitat pero diferent freqüència, la de major freqüència conté menys fotons, ya que cada fotó és més energètic.
Quan les ones electromagnètiques són absorbides per un material, la seua energia es convertix típicament en calor (o en electricitat en el cas d'un material fotoeléctrico). Est és un fenomen familiar: la llum solar calfa les superfícies que irradia. Encara que este fenomen sol associar-se en la radiació infrarroja, qualsevol tipo de radiació electromagnètica pot calfar un objecte que l'absorbixca. Les ones electromagnètiques també poden ser reflectides o dispersades, en el cas de la qual la seua energia es redirigix o redistribuïx.
La densitat d'energia radiant (energia per unitat de volum) per a un camp electromagnètic en el buit està donada per:[8]
a on ε0 és la permitividad del buit, μ0 la permeabilidad magnètica del buit, I la magnitut del camp elèctric i B la magnitut del camp magnètic.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Radiant energy». its.bldrdoc.gov. Federal Standard 1037C. Archivat des d'el original, el 2009-05-07. Consultat el 2026-05-27.
- ↑ Barker, George Frederick (1892). Physics: Advanced Course, Henry Holt and Company, p. 367.
- ↑ (1984).SPIE Proceedings.Radiation Scattering in Optical Systems
- 297-303.Consultat el 2026-05-27.
- ↑ Kennefick, Daniel (2007-04-15). Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves, Princeton University Press. ISBN 978-0-691-11727-0.
- ↑ New Scientist.Consultat el 2016-03-09.
- ↑ Physical Review Letters.116(6)
- 061102.doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102.
- ↑ Griffiths, David J. (2017). «9 (Electromagnetic Waves)», Introduction to Electrodynamics, 4.ª edició, Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-42041-9.
- ↑ Jackson (1999). «6 (Maxwell Equations)», Classical Electrodynamics, 3.ª edició, John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-30932-1.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Energía radiante» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.