==== 辐射能（Radiant Energy）====

** 一、定义**\\
**辐射能$Q_e$**是**电磁辐射**或**引力辐射**在发射、传输或吸收过程中所携带的能量，是辐射度学中最基础的能量量度，用于描述电磁波在特定时间段内做功的本领。\\
|  {{ :yanding:成像基础知识:光学:光度学:sunset_over_the_gulf_of_mexico_-_iss042e034066.jpg?600 |}}  |{{ :yanding:成像基础知识:光学:光度学:quadrupol_wave.gif? |}}  |
^  太阳产生电磁辐射  ^  线性偏振引力波  ^
（图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy#/media/File:Sunset_over_the_gulf_of_Mexico_-_iss042e034066.jpg）\\
（图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave#/media/File:Quadrupol_Wave.gif）\\

** 二、单位与对应量**\\
  * 国际单位制（SI）：**焦耳（J）**
  * 光度学对应量：**光能（$Q_v$）**，单位为流明·秒（lm·s）

** 三、数学表达与计算** \\
辐射能的核心计算公式为[[yanding:成像基础知识:光学:光度学:辐射通量|辐射通量]]对时间的积分，直接反映与辐射通量的物理关联：\\
$$Q_e = \int_{t_1}^{t_2} \Phi_e(t) dt$$

式中：$\Phi_e$ 为[[yanding:成像基础知识:光学:光度学:辐射通量|辐射通量]]（单位：瓦特 W），代表单位时间内传输的辐射能量（功率）；$t_1-t_2$ 为限定时间区间。\\

不同辐射类型的计算特点：\\
  * **光脉冲（Pulsed Radiation）**：瞬时脉冲序列的辐射能为脉冲包含的总能量，传感器可直接获取单次脉冲的累积终值。\\
  * **连续辐射（Continuous Radiation）**：能量持续输出，需在预设时间区间内采样计算，方可得到该时段总辐射能。\\

**四、物理特性**\\
  * 波粒二象性：微观层面辐射能被量化为光子，光子能量遵循公式 $E = h\nu$；宏观上表现为电磁波，能量储存在振荡的电场与磁场中，两种描述在量子场论中完全等价。
  * 无介质传输：与热传导、对流不同，辐射能传输无需介质，可在真空中以光速传播
  * 能量可转化：被物体吸收后，通常转化为热能（如太阳能集热），或通过光电效应转化为电能
  * 频率与能量关联：粒子模型中，单个光子能量与频率成正比；波动模型中，单色波能量与强度相关；同强度不同频率的电磁波，高频段光子数量更少（因单个高频光子能量更高）。
  * 频率分布特性：电磁辐射的频率分布范围可窄可宽，窄分布如原子光谱，宽分布如黑体辐射。

**五、相互作用与能量转化**\\ 
辐射能的核心变化源于与物体的相互作用，所有波段的电磁辐射均会产生热效应，红外辐射为最典型代表，主要作用形式及转化规律如下：\\
  * 吸收：电磁波被物体吸收后，能量多转化为热能（如阳光加热物体）；在光电材料中，可通过光电效应直接转化为电能。\\

|  {{ :yanding:成像基础知识:光学:光度学:太阳能.png?280|}}  |
^光伏板吸收太阳光，通过光电效应将辐射能转化为电能。  ^
（图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Radiant_energy#/media/File:Solar_energy.jpg）\\


  * 反射/散射：电磁波被反射或散射时，能量会发生定向改变或分布扩散，该过程仍会对物体产生加热效应。\\
{{ :yanding:成像基础知识:光学:光度学:emissivity_differences_on_chopfab_beer_can.png?220|}}
（图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_radiation#/media/File:Emissivity_differences_on_Chopfab_beer_can.png）\\
如图，上方为热成像图，下方为对应实物图。黑色啤酒瓶罐身反射 / 散射部分光线，但仍吸收剩余辐射能产生热效应，热成像图中明显的温度差异正是这一过程的直观体现。\\