APÊNDICE G GRANDEZAS RADIOMÉTRICAS

Transcrição

1 APÊNDICE G GRANDEZAS RADIOMÉTRICAS Neste Apêndice são apresentadas as definições e conceitos de algumas grandezas radiométricas, julgadas importantes no estudo da radiação e que lhe proporcionam um tratamento quantitativo. G.1 - Ângulo Sólido O ângulo sólido representa o ângulo cônico definido a partir do centro de uma esfera pela razão entre a área da calota esférica A e o quadrado do raio r da esfera (Zullo Jr., 1994; Slater, 1980), conforme ilustra a Fig.G.1: Fig.G.1 - Ângulo sólido. Verificando-se esta figura, matematicamente tem-se que: Ω = A r 2 (G.1) 187

2 Sua unidade de medida é o esferorradiano (sr), sendo que, considerando a esfera, tem-se que o ângulo sólido é dado por Ω =(4π)sr. Segundo Slater (1980), sua fórmula exata é dada por: ( ( )) Ω = 2. π. 1 cos θ (G.2) θ = é o ângulo plano de abertura do ângulo sólido. Cabe salientar ainda que, para ângulos sólidos pequenos, a área da carlota pode ser aproximada pela área de um círculo, de modo a facilitar os cálculos, ficando neste caso, a seguinte equação: 2 2 ( θ) π. r.sen 2 Ω = = π.sen θ 2 r (G.3) G.2 - Energia Radiante(Q) A energia transportada pela radiação eletromagnética, ou energia radiante (Q), é definida como sendo a medida da capacidade da radiação realizar um trabalho físico, aquecer um objeto ou causar uma mudança de estado na matéria. Segundo a teoria quântica de Planck a energia de um fóton é dada por: Q = h. f (Joule, j): (G.4) h = é a constante de Planck (6.625 x Joule.seg); f = a freqüência medida em hertz. G.3 - Fluxo Radiante (φ) O fluxo radiante, φ, é definido como a taxa de transferência de energia radiante por 188

3 unidade de tempo. A equação G.5, ilustra bem este conceito (Zullo Jr., 1994; Ribeiro, 1992). φ = Q t (Joule/seg = Watt): (G.5) G.4 - Irradiância (E) A irradiância, E, é entendida como o fluxo radiante incidente por unidade de área, numa dada direção, com relação à normal: E = φ s.cos θ (W. m 2 ): (G.6) θ = é o ângulo formado entre a radiação incidente e um vetor normal à superfície considerada. A Fig.G.2 ilustra bem esta definição. G.5 - Exitância (M) Fig.G.2 - Irradiância. A exitância, Μ, é definida de maneira semelhante à irradiância, contudo, neste caso 189

4 considera-se o fluxo emergente de um elemento de superfície (Zullo Jr., 1994; Slater, 1980). Fig.G.3 - Exitância. G.6 - Intensidade Radiante (I) O fluxo irradiado de uma fonte pontual por unidade de ângulo sólido, numa dada direção, define a intensidade radiante, cuja unidade é Watt/sterradiano, dada por: I φ = Ω 1 ( W. sr ): (G.7) Ω = é o ângulo sólido sob o qual o detetor observa a fonte. Esta definição pode ser observada pela Fig.G.4 a seguir. 190

5 Fig.G.4 - Intensidade Radiante. G.7 - Radiância (L) Nas superfícies polidas, os efeitos de reflexão e transmissão de radiação processam-se segundo ângulos bem definidos. Entretanto, para as superfícies porosas estes efeitos ocorrem com diferentes intensidades, direções e pontos da superfície. Na determinação das propriedades radiométricas da superfície, é necessário utilizar uma grandeza que defina a intensidade radiante em cada ponto. Desta necessidade surge o conceito de radiância, L, ou seja, é a intensidade radiante proveniente de uma fonte extensa, em uma dada direção θ por unidade de área perpendicular a esta direção. Em termos matemáticos, tem-se que: L I 2φ = = A.cos θ s.cos θ. Ω 1 2 (W. sr. m ): (G.8) A Fig.G.5 mostra o conceito de radiância através de um simples esboço, tornando assim, mais fácil a sua visualização e compreensão. 191

6 Fig.G.5 - Radiância. Cabe ressaltar ainda que, a radiância L e a irradiância E podem se relacionar através da seguinte relação: E = l. Ω.cos φ. (G.9) G.8 - Reflectância ρ( λ) Uma importante grandeza que está relacionada com a assinatura espectral dos alvos é a reflectância, ρ( λ), definida como a razão entre o fluxo incidente e o refletido por uma superfície: ρ( λ) = M = E πl E. (G.10) As fontes de radiação eletromagnética irradiam com diferentes intensidades dentro do espectro. Assim, as grandezas definidas anteriormente podem ser consideradas em pequenos intervalos de comprimento de onda, constituindo-se as chamadas grandezas radiométricas espectrais (Ribeiro, 1992). 192