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。

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。
  

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。
  

（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。