Strahlungsstärke

Strahlungsstärke bezeichnet in der Strahlungs- und Optik die von einer Strahlungsquelle oder in eine bestimmte Richtung abgegebene Strahlungsleistung pro Einheit Solidwinkel. Formal ist sie definiert als I(Ω) = dΦ/dΩ, wobei Φ die abgegebene Strahlungsleistung (W) und Ω der Solidwinkel ist. Die Einheit ist Watt pro Steradian (W/sr). Die Strahlungsstärke ist eine gerichtete Größe und dient der Beschreibung der räumlichen Verteilung der Strahlung.

Für eine isotrope Quelle gilt: I = Φ/(4π), also eine konstante Strahlungsstärke in alle Richtungen. Totale Strahlungsleistung ergibt sich aus dem Integral Φ = ∫ I(Ω) dΩ über das relevante Solidwinkelgebiet. Strahlungsstärke unterscheidet sich von verwandten Größen wie dem Strahlungsfluss Φ, der gesamten abgegebenen Leistung, oder der irradiance (E, Einheit W/m²), die die auf eine Fläche einfallende Leistung pro Flächeneinheit beschreibt.

In der Praxis wird oft zwischen Strahlungsstärke, Radiant Flux und Radiance unterschieden. Radiance bzw. Strahlungsdichte (L) verbindet Fläche und Richtung und beschreibt Leistung pro Flächeneinheit pro Raumwinkel. Im Gegensatz dazu ist die irradiance eine auf eine Fläche bezogene Größe. In der Photometrie dient die Strahlungsstärke als radiometrischer Grundwert, während die menschliche Wahrnehmung durch die Lichtstärke bzw. Leuchtdichte (Candela) gewichtete Größen verwendet.

Messungen erfolgen typischerweise mit Radiometern und Goniometern, die die Richtungsabhängigkeit der Strahlungsstärke eines Systems erfassen. Anwendungen finden sich in der Beleuchtungs- und Optikentwicklung, der Strahlungstransportmodellierung und der Charakterisierung von Lichtquellen.