物理学
放射照度：物理学における定義と単位・特徴の解説
物理学における放射照度（イラディアンス）の定義、単位、平行光線における特性、分光放射照度についてわかりやすく解説します。
📌 主なポイント
- ✓放射照度とは、物体へ時間あたりに照射される単位面積あたりの放射エネルギーを表す物理量である。
- ✓SI単位系における放射照度の単位はワット毎平方メートル（W m⁻²）である。
- ✓平行光線が斜めに入射する場合、放射照度は入射角の余弦（cos θ）に比例して小さくなる。
放射照度（ほうしゃしょうど、英語: irradiance）とは、物体へ時間あたりに照射される、単位面積あたりの放射エネルギーを表す物理量である。放射束を物体の表面積で微分することにより得られる。
国際単位系（SI）における単位はワット毎平方メートル（記号: W m⁻²）が用いられる。また、天文学の分野ではCGS単位系のエルグ毎平方センチメートル毎秒（記号: erg cm⁻² s⁻¹）が用いられることも多い。
なお、放射発散度は同じ単位を持つものの、放射発散度が放射源の指標であるのに対し、放射照度は照射される対象の指標であるという違いがある。
定義
物体表面の微小面積 ΔS に照射される放射束を Φ(ΔS) とするとき、放射照度 E は微小面積当たりの極限として定義される。
この定義から、有限の面積 S に照射される全放射束は、放射照度を表面積全体で積分することによって求められる。
平行光線における特性
光線が平行に入射する場合、光線と垂直な平面 An についての放射照度を En とする。この平面に対して角度 θ をなす平面 Aθ における放射照度は、入射角の余弦に依存して変化する。
θ が大きくなるにつれて平面に対して斜めに入射することになり、結果として放射照度は小さくなる。これは光の照度の性質と対応しており、平面状の物体にエネルギーを照射する際の重要な指標となる。
分光放射照度
分光放射照度（ぶんこうほうしゃしょうど、英語: spectral irradiance）とは、光の波長ごとの放射照度を指す。スペクトル放射照度と呼ばれることもある。
SIにおける単位はワット毎立方メートル（記号: W m⁻³）であるが、実用上は W m⁻² nm⁻¹ も広く利用されている。
放射量の国際単位系一覧
| 物理量 | SI単位 | 記号 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 放射エネルギー | ジュール | J | 光における光度エネルギー |
| 放射束 | ワット | W | 光における光束 |
| 放射強度 | ワット毎ステラジアン | W/sr | 光における光度 |
| 放射輝度 | Watt per steradian per square metre | W/sr/m² | 光における輝度 |
| 放射照度 | ワット毎平方メートル | W/m² | 光における照度 |
| 放射発散度 | ワット毎平方メートル | W/m² | 光における光束発散度 |
| 分光放射輝度 | ワット毎ステラジアン毎立方メートル | W/sr/m³ | - |
| 分光放射照度 | ワット毎立方メートル | W/m³ | - |
よくある質問
放射照度と放射発散度の違いは何ですか？
放射発散度が放射源自体の指標であるのに対し、放射照度はエネルギーが照射される対象の指標であるという違いがあります。
分光放射照度とは何ですか？
光の波長ごとの放射照度を指し、単位にはワット毎立方メートル（W m⁻³）などが用いられます。
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参考文献
宮本健郎『光学入門』岩波書店、1995年。