Bestrahlung (physikalische Größe)

Die Bestrahlung (J⋅m⁻²), oder Einstrahlung ist eine physikalische Größe, hauptsächlich verwendet in der Radiometrie als zeitlich integrierte Bestrahlungsstärke (W⋅m⁻²). Sie gibt die einfallende Strahlungsenergie (von elektromagnetischer Strahlung) pro Fläche an – im Gegensatz zur Abstrahlung, die einen selbst strahlenden Körper beschreibt. Die SI-Einheit der Bestrahlung ist Joule pro Quadratmeter. Sie ist nicht mit der Strahlungsdosis zu verwechseln, welche die über die Fläche integrierte Energie beschreibt. Ebenso ist die "Fluenz" als teilchenbezogene Größe (m⁻²) nicht mit der Bestrahlung zu verwechseln. Bei akkumulierenden Empfängern (z. B. einer Photoplatte) ist sie also ein Maß für das auf die Fläche bezogene Wirkungspotential der Strahlung.

Das Formelzeichen der Bestrahlung ist $H$. Sie lässt sich für einen gegebenen Ortspunkt als Strahlungsenergie Q pro Fläche oder äquivalent dazu, als Integral der Bestrahlungsstärke E über die gegebene Zeitdauer $\Delta t$ ausdrücken.

$H={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} A}}$

$H=\int _{\Delta t}E(t)\mathrm {d} t$

Die fotometrische, also mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges gewichtete Entsprechung der Bestrahlung ist die Belichtung.

Verwendung findet diese Einheit auch in technischen, wissenschaftlichen, aber auch medizinischen Bereichen:

• Bestrahlungsinstrumente, Lampen, UV-Strahler, Werkstoffbearbeitung
• Hautkrankheiten (vgl. auch 308-nm-Excimerlaser)
• Lack- und Kleberhärtung, sowie der Bestrahlung von strahlungsempfindlichen "Foto"-lacken (speziell in der Mikrolithografie bei der UV-Strahlung eingesetzt wird)
• Trinkwasseraufbereitung durch UV–Licht
• Energiemessung an gepulsten Lasern bei denen die physikalische Wirkung primär durch Pulsenergie und Pulsdauer bestimmt wird.

Die Zeitdauer der Bestrahlung ist vom Anwendungsfall abhängig und wird gegebenenfalls separat spezifiziert. Dabei kann das Zeitintervall, auf das sich die Messung bezieht, von wenigen Attosekunden (Ultrakurzpulslaser) über Stunden (Sonnenbrand) bis hin zu Jahren (Ausbleichen von Autolacken) reichen. Oftmals geht aus dem Anwendungsfall eine Bezugsgröße für das Zeitintervall hervor.

Zusammenhang mit anderen radiometrischen Größen

radiometrische Größe	Symbola)	SI-Einheit	Beschreibung	photometrische Entsprechungb)	Symbol	SI-Einheit
Strahlungs­fluss Strahlungs­leistung, radiant flux, radiant power	$\Phi _{\mathrm {e} }$	W (Watt)	Strahlungsenergie durch Zeit	Lichtstrom luminous flux, luminous power	$\Phi _{\mathrm {v} }$	lm (Lumen)
Strahl­stärke Strahlungs­stärke, radiant intensity	$I_{\mathrm {e} }$	W/sr	Strahlungsfluss durch Raumwinkel	Lichtstärke luminous intensity	$I_{\mathrm {v} }$	cd = lm/sr (Candela)
Bestrahlungs­stärke Strahlungs­fluss­dichte, irradiance, radiant flux density	$E_{\mathrm {e} }$	W/m2	Strahlungsfluss durch Empfänger­fläche	Beleuchtungs­stärke Lichtstrom­dichte, illuminance	$E_{\mathrm {v} }$	lx = lm/m2 (Lux)
Spezifische Ausstrahlung Ausstrahlungs­strom­dichte, radiant exitance	$M_{\mathrm {e} }$	W/m2	Strahlungsfluss durch Sender­fläche	Spezifische Lichtausstrahlung luminous exitance	$M_{\mathrm {v} }$	lm/m2
Strahldichte Strahlungsdichte, Radianz, radiance	$L_{\mathrm {e} }$	W/m2sr	Strahlstärke durch effektive Senderfläche	Leuchtdichte luminance	$L_{\mathrm {v} }$	cd/m2
Strahlungs­energie Strahlungsmenge, radiant energy	$Q_{\mathrm {e} }$	J (Joule)	durch Strahlung übertragene Energie	Lichtmenge luminous energy, quantity of light	$Q_{\mathrm {v} }$	lm·s
Bestrahlung Einstrahlung, radiant exposure	$H_{\mathrm {e} }$	J/m2	Strahlungsenergie durch Empfänger­fläche	Belichtung luminous exposure	$H_{\mathrm {v} }$	lx·s
Strahlungs­ausbeute radiant efficiency	$\eta _{\mathrm {e} }$	1	Strahlungsfluss durch auf­ge­nom­mene (meist elek­trische) Leistung	Lichtausbeute (overall) luminous efficacy	$\eta _{\mathrm {v} }$	lm/W

^a) Der Index „ _e“ dient zur Abgrenzung von den photo­metrischen Größen. Er kann weggelassen werden.

^b) Die photometrischen Größen sind die radiometrischen Größen, gewichtet mit dem photo­metrischen Strahlungs­äquivalent K, das die Empfindlich­keit des menschlichen Auges angibt.

Literatur

• Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer: Optik. 9. Aufl. Walter de Gruyter, Berlin 1993, ISBN 3-11-012973-6 (Lehrbuch der Experimentalphysik; 3).
• Commission Électrotechnique Internationale (CEI): Vocabulaire international de l'éclairage. Publication CIE No. 17.4. Bureau central de la CEI. 1987. (Vocabulaire électrotechnique international 50(845))