Strahlungsstruktur

Strahlungsstruktur bezeichnet die räumliche, spektrale und gerichtete Verteilung elektromagnetischer Strahlung, die sich in Raum, Medien oder im Vakuum ausbreitet. Sie umfasst Eigenschaften wie Intensität, Frequenzspektrum, Richtungsverteilung, Polarisation sowie zeitliche Kohärenz und Fluktuationen. Die Strahlungsstruktur beeinflusst, wie Lichtquellen wahrgenommen werden und wie Strahlung mit Materie wechselwirkt.

Zu den zentralen Größen gehören die Strahlungsintensität und deren räumlich-zeitliche Verteilung, das spektrale Verhalten und die Radiance (Helligkeit) L, sowie die Polarisation, beschrieben durch die Stokes-Parameter I, Q, U und V. Die gerichtete Verteilung wird durch die Strahlungsdichte in verschiedenen Richtungen charakterisiert. In der Praxis spielen auch Größen wie Irradianz und Brightness eine Rolle, je nach Anwendungsgebiet und Messnormen.

Die Strahlungsstruktur wird durch die Strahlungstransport-Gleichung modelliert; in komplexeren Medien treten Streuung, Absorption und Dispersion auf. Zur Beschreibung von Polarisation und Kohärenz werden vektorielle oder Mueller-Formalismen eingesetzt. In der Praxis kommen zudem Modelle der Streuung (z. B. Mie- oder Rayleigh-Streuung) und Quanten- bzw. Wellenoptik zum Einsatz, um Interferenz- und Debohrungseffekte abzubilden.

Anwendungen finden sich in der Astronomie, Atmosphärenoptik, medizinischer Bildgebung, der Lasertechnik und der Solarenergie. Beispiele umfassen die Analyse der Strahlungsstruktur von Sternenlicht durch atmosphärische Streuung, die Beeinflussung des Sonnenlichts durch Wolken oder das gezielte Formen von Laserstrahlen für präzise Materialbearbeitungen.