Promieniowanie

Promieniowanie (radiacja) jest zjawiskiem wysyłania lub 

przenoszenia      energii za pomocą fal 

elektromagnetycznych

    Źródłem promieniowania mogą być:

     -  naturalne zjawiska zachodzące w przyrodzie 
     -  zjawiska sztuczne, wymuszone przez człowieka. 
      Najpopularniejszym źródłem promieniowania jest ciało rozgrzane 

do określonej temperatury.

           Mówimy wtedy o 

promieniowaniu temperaturowym

     Promieniowanie może mieć genezę inną niż temperaturowa. 

Wówczas nazwane będzie ono luminescencją. Może być 

następstwem przejścia atomu lub cząsteczki z wyższego stanu 

energetycznego do niższego. Bardzo często źródłem takiego 

promieniowania jest wyładowanie w gazie, w parach metali. Jeśli 

źródłem promieniowania jest rekombinacja nośników (dziur i 

elektronów) w złączu półprzewodnikowym, to mówimy o 

promieniowaniu elektroluminescencyjnym 

Promieniowanie, jako zjawisko, można interpretować w ujęciu zarówno 

falowej jak i korpuskularnej teorii światła. W technice świetlnej 
przyjęło się opierać opis ilościowy zjawisk i wielkości świetlnych oraz 
cechy jakościowe oświetlenia na teorii falowej — na promieniowaniu 
elektromagnetycznym.

Prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych jest w danym 

środowisku stała i wynosi w próżni

Cechą charakterystyczną promieniowania jest określona długość fali 

(częstotliwość drgań fotonów) niosącej energię lub określony 
zakres długości fal, jeżeli dane promieniowanie niesie energię nie 
na jednej długości fali, lecz w pewnym zakresie. Związek między 
długością fali 



, jej prędkością rozchodzenia się c i częstotliwością 

drgań f określa znana zależność

                                            = c/f

W zależności od tego, jak promieniowanie 

wykorzystuje przedział długości fal, dokonuje się 
kolejnego podziału promieniowania

.

-

Promieniowanie monochromatyczne 

do 

przenoszenia energii wykorzystuje jedną długość fal

- 

Promieniowanie heterochromatyczne 

energia 

promieniowania przenoszona jest na kilku 
długościach fali

- 

Promieniowanie ciągłe 

przenoszenie energii jest 

na wszystkich długościach fal

.  

Promieniowanie, szczególnie światło, niesie 

energię a więc posiada:

 - 

cechy ilościowe 

 - 

cechy jakościowe

. 

Do cech ilościowych zalicza się mierzalne, 

wartościowane właściwości, m.in. 

ilość energii 

promienistej, moc promieniowania

, i one 

właśnie decydują o intensywności zjawisk. 

A cechy jakościowe, chociażby takie jak 

widmo 

promieniowania

, decydują o wierności odbioru 

barwy oświetlanych obiektów.

Heterochromatyczne, prążkowe 
widmo promieniowania 

Monochromatyczne 
promieniowanie 

Widmem promieniowania nazywa się obraz rozłożonego na składniki 
monochromatyczne promieniowania elektromagnetycznego. Z pojęciem 
widma należy zatem kojarzyć obraz wizualny, który dla światła może być 
uzyskany w wyniku wprowadzenia na drodze między źródłem światła a 
ekranem, elementu rozszczepiającego, np. pryzmatu lub siatki 
dyfrakcyjnej . Widmo informuje o zakresie fal, które biorą udział w 
promieniowaniu, nie określając cech ilościowych poszczególnej długości 
fali.

Rozkład widmowy promieniowania 
żarowego źródła światła

Rozkład widmowy jest to zależność określonej cechy ilościowej 
(najczęściej mocy) od długości fali. Jest to najczęściej wykres P =f(

) lub Φ 

= f() który, oprócz zakresu długości fali objętych danym rodzajem 

promieniowania, pokazuje w wartościach względnych lub bezwzględnych, 
ile mocy przypada na poszczególne długości fali

Promieniowanie elektromagnetyczne podział ze względu na specyfikę 
oddziaływania

Promieniowania ważne z punktu widzenia techniki 
świetlnej

PARAMETRY CHARAKTERYZUJĄCE 

PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE

- Ilość energii promienistej Q 

-ilość energii wysłanej przez źródło 

promieniowania:

-Moc promienista P 

- jest to moc przenoszona lub dostarczona przez 

promieniowanie, tożsamym pojęciem jest strumień energetyczny Φ

e

. 

Moc promienista (strumień energetyczny) obliczona może być jako 
suma (całka) widmowych gęstości mocy Φ

e

(.) tworzących rozkład 

widmowy promieniowania:

        gdzie:   Φ

e

() oznacza rozkład widmowy gęstości mocy 

promienistej.

Moc promienistą można również wyrazić poprzez związek energii 

promienistej i czasu, a mianowicie jako

Sprawność źródła promieniowania 

jest to iloraz mocy 

wypromieniowanej przez to źródło i mocy przez nie pobranej:

Natężenie promieniowania 

charakteryzuje gęstość kątową strumienia 

energetycznego  w określonym kierunku przestrzeni:

Odnosząc  strumień  energetyczny   Φ

e

   (moc)  do jednostki  powierzchni 

promieniującej dS,  wprowadza  się pojęcie  

gęstości  

powierzchniowej strumienia energetycznego M

e

Wielkość tę można również określić dla konkretnej długości fali 
promieniowania i wówczas dysponuje się 

monochromatyczną gęstością 

powierzchniową mocy M

e

 



Natężenie promieniowania I

e

 odniesione do powierzchni promieniującej, a 

dokładniej do jej pozornej wielkości S', określa tzw. 

luminancję 

energetyczną L

e

Jeżeli strumień energetyczny Φ

e

 odniesiony zostanie do jednostki 

powierzchni dA, na którą pada, wówczas można mówić o 

natężeniu 

napromienienia E

e

Pojęcia luminancji energetycznej i natężenia napromienienia mogą się 

odnosić do bardzo wąskiego przedziału d

 długości fal. W takim 

przypadku 

monochromatyczną luminancję energetyczną L

e

,



 i 

monochromatyczne natężenie napromienienia E

e

 



 

określają 

wyrażenia:

Wzorcem promieniowania, opisanym matematyczną funkcją, jest promieniowanie ciała 

czarnego rozgrzanego do określonej temperatury. Rozkład widmowy egzytancji 

promienistej tego wzorcowego promieniowania opisuje prawo Plancka .

Egzytancja promienista M

e 

wyraża moc promienistą odniesioną do jednostki 

powierzchni promieniującej, tak więc można łatwo tę funkcję wyrazić w postaci 

mocy promienistej, mnożąc wyrażenie przez rzeczywistą wielkość powierzchni 

promieniującej. 

Jeśli zróżniczkuje się wyrażenie względem długości fali 



 i przyrówna do zera, otrzyma 

się zależność nazywaną prawem Wiena, określającą związek między długością fali, 

dla której występuje maksimum egzytancji promienistej, a temperaturą:

Jeśli obliczoną z zależności długość fali 

ma)s

 wstawi się do równania Plancka, to otrzyma 

się maksymalną względną egzytancję promienistą M

e

 

Xmax 

w temperaturze T

Kształt funkcji opisującej promieniowanie 
ciała czarnego

Temperatura, przy której egzytancja osiągnie maksimum dla określonej 
długości fali

Krzywe monochromatycznej 
egzytancji promieniowania ciała 
czarnego, dla różnych wartości 
temperatury, na tle zakresu 
widzialnego promieniowania

Zmiana położenia maksimum egzytancji promienistej (mocy) rozkładu 

widmowego promieniowania ciała czarnego w funkcji temperatury 
skutkuje tym, że światło promieniowane przez ciało czarne, rozgrzane do 
temperatury o różnej wartości, będzie miało różną barwę, czyli wraz ze 
wzrostem temperatury maksimum przesuwa się w stronę fal krótszych. 
Jeżeli uwzględnimy ten fakt oraz cechy widma światła białego i 
odpowiadających mu długości fal to dojdziemy do wniosku, że im wyższa 
temperatura ciała czarnego, tym więcej w promieniowaniu jest barwy 
niebieskiej, i odwrotnie, we względnie niższej temperaturze ciała 
czarnego będzie większa zawartość barw ciepłych, czerwonych. Tak więc, 
ciało czarne, a dokładniej jego temperatura, służy jako odniesieniowy 
model barwy światła. W otaczającej nas rzeczywistości dostrzega się 
wiele źródeł światła, których promieniowanie uznawane jest za białe, 
jednak nawet gołym okiem dostrzega się istotną różnicę w odcieniu bieli i 
aby ją wartościować, trzeba wprowadzić parametr mierzalny, techniczny. 
Ta potrzeba legła u podstaw wprowadzenie pojęcia temperatury 
barwowej.

Temperatura barwowa T

c

 [K] 

danego źródła światła jest to temperatura 

ciała czarnego, które promieniuje światło o barwie identycznej z barwą 
tego źródła.

                                                           
                                                        Temperaturą rozkładu T

r

 

danego 

promieniowania 
                                                            nazywa się taką temperaturę ciała czarnego, przy 
 
                                                            której rzędne rozkładu widmowego tego 
                                                            promieniowania są proporcjonalne ściśle lub w 
                                                            przybliżeniu do rzędnych promieniowania ciała 
                                                            czarnego w tej temperaturze.

                                                                 

Temperaturą równoluminancyjną T

L

 

[K] 

danego 
                                                                  promieniowania nazywa się taką temperaturę 
                                                                  promieniowania ciała czarnego, które dla 
                                                                 określonej długości fali (bardzo często dla 655 
nm) 
                                                                 charakteryzuje się identyczna wartością 
widmowej 
                                                                 egzytancji energetycznej co rozpatrywane 
                                                                 promieniowanie .

Względna skuteczność świetlna promieniowania 

monochromatycznego V



 

(dla długości fali () jest to stosunek mocy 

promienistej Φ

e

(

max

) na długości fali 

max

 do mocy promienistej Φ

e

() na 

długości fali , które w określonych warunkach fotometrycznych 

wywołują wrażenia świetlne o tej samej intensywności. Wartość długości 
fali 

max

 została tak dobrana, że największa wartość tego stosunku wynosi 

1

Strumień świetlny Φ 

jest to wielkość fotometryczna wywiedziona od 

strumienia energetycznego (mocy promienistej), na podstawie oceny 
promieniowania za pomocą odbiornika, którego względna czułość 
widmowa odpowiada czułości widmowej oka przystosowanego do 
jasności.

Skuteczność świetlna promieniowania K 

jest to stosunek strumienia 

świetlnego Φ do odpowiadającego mu strumienia energetycznego Φ

e 

(mocy promienistej):

Sprawność optyczna promieniowania O 

jest to iloraz mocy 

promienistej z zakresu widzialnego oraz całkowitej mocy promienistej 
danego promieniowania (źródła światła):

Ilość światła Q 

jest to suma (całka) iloczynów chwilowych wartości 

strumieni świetlnych Φ(t) oraz czasu ich trwania dt:

Skutecznością świetlną źródła światła 

 

nazywa się iloraz strumienia 

świetlnego wypromieniowanego ze źródła oraz mocy do niego 
dostarczonej

Światłością

 w danym kierunku I(C, y) punktowego źródła światła 

lub elementu powierzchni niepunktowego źródła światła nazywa 
się iloraz elementarnego strumienia świetlnego dΦ 
wypromieniowanego we wnętrze nieskończenie małego stożka 
obejmującego dany kierunek, oraz kąta bryłowego d

 tego stożka:

Natężenie oświetlenia E 

w danym punkcie powierzchni jest to iloraz 

elementarnego strumienia świetlnego  dΦ   padającego na powierzchnię dS, 
stanowiącą elementarne otoczenie danego punktu, oraz jej wartości. 
    definicja równoważna:

Natężenie oświetlenia E 

w danym punkcie powierzchni jest to suma działania 

wiązek świetlnych o luminancji L(C,y), które z obszaru pól - przestrzeni widzianej z 
danego punktu oświetlają ten punkt powierzchni.        

Cylindrycznym natężeniem oświetlenia E

Z

 

w danym punkcie nazywa 

się średnie pionowe natężenie oświetlenia obliczone w tym punkcie dla 
chwilowych położeń pionowych płaszczyzn w trakcie ich pełnego obrotu 
wokół pionowej osi przechodzącej przez dany punkt 

Półcylindrycznym natężeniem oświetlenia E

HZ

 

w danym punkcie 

nazywa się średnie pionowe natężenie oświetlenia obliczone (zmierzone) w 
tym punkcie dla chwilowych położeń pionowych płaszczyzn w trakcie ich 
półobrotu wokół pionowej osi przechodzącej przez dany punkt 

Interpretacja graficzna

Sferycznym natężeniem oświetlenia E

O

 

w danym punkcie nazywa się 

średnie natężenie oświetlenia dla wszystkich chwilowych położeń 
płaszczyzn zawierających dany punkt 

Luminancja 

danego punktu P powierzchni, w danym kierunku (C, y) 

jest to iloraz elementarnej światłości I(C, y), jaką cechuje się 
nieskończenie małe otoczenie ds punktu P w tym kierunku, oraz pola 
pozornej powierzchni dS' tego otoczenia, widzianego z tego kierunku

Kontrast

 (w subiektywnym znaczeniu) jest to różnica w wyglądzie dwóch 

części pola widzenia oglądanych równocześnie lub kolejno.

Egzytancja M 

w danym punkcie powierzchni promieniującej jest 

iloraz elementarnego 
strumienia świetlnego wypromieniowanego z elementarnego pola dA 
otaczającego dany punkt oraz powierzchni tego pola: 

Naświetlenie H 

jest to gęstość powierzchniowa ilości światła dQ 

padającego na elementarną powierzchnię dA.
definicja równoważna:

Naświetlenie H 

jest to suma po czasie iloczynów chwilowych 

wartości natężenia oświetlenia E(t) w danym punkcie oraz czasu 
trwania dt.