分光放射照度の単位

Question

質問タイトルの件、光の測定の際に用いますが、
受領した基準光データの分光放射照度の単位が、
W * m^(-2) * (nm)^(-1) と記載されているもの（１）と、
μW * (cm)^(-2)と記載されているもの（２）がありました。
両者を用いてスペクトルミスマッチ係数を算出すると、
結果が異なります。
おそらく、上記単位の記載の差異によるものだと思うのですが、
双方の変換（上記（１）を（２）に変換する。逆でもOK）は可能なのでしょうか？

rphnn150 · Accepted Answer

度々失礼します。ANo.1です。
>ということは、（２）を前提に算出するのがセオリー（と言いますか、楽と言います>か。。。）ということになるのでしょうか？
そうだと思います。分光感度を考えない場合、リンク先にある定義式において
（１）→φ(λ)。
（２）→∫φ(λ)dλ。
ですから、(２）が既に既知であれば、セオリーにしたがって、（２）を使ったほうが楽だと思います。

>やはり（２）の単位系の出所・所以を明確にすべきだなぁと感じています。
積分量（２）がカーブで与えられているそうですね。不思議です。横軸は5nm間隔の波長だそうで。。うーん。解決したら、是非教えてください！

＊（２）→（１）への変換（分解）
（２）が既知、（１）のスペクトルは既知、しかし（１）の値はわからないとき、Ｎｏ．５に記述した作業をします。今の場合は、両方の値が既知なんですよね。ですから特に変換（分解）の必要は、ないですよね。蛇足でした、失礼しました。

rphnn150 · Answer

ANo.1です。
＞「波長で積分した」というのは、ある波長からある波長までの放射照度を足し合＞わせたということでしょうか？
はい、その意味でお答えしました。以後、その足し合わせる作業は、積分と表記します。

スペクトルミスマッチ係数について自分で調べてみた結果、僕の結論は、
”（２）から（１）への変換（分解）は可能。（１）からスペクトルミスマッチ係数の計算も可能だが、しかしその過程において（２）→（１）の逆変換（積分）が要求されるので、その苦労は報われない”
となりました。

「スペクトルミスマッチ係数」とは、
http://www.s-jet.com/data/test/solar/pdf/pvc6.pdf
で示されている式と、ほぼ同じですか？（検索すると太陽電池関連サイトに引っかかりました）
さて、ミスマッチ係数が上のサイトと同じ定義であれば、質問文にある（１）と（２）の関係は、
（１）→（ある波長範囲で積分）→（２）　　・・(Ａ)
と簡単にかけると思います。（１）と（２）は式(Ａ)の関係にあるので、（１）を”ある波長内で積分”して得られる積分量（２）から、スペクトルミスマッチ係数は計算できます。

確かに本質は（１）ですから、スペクトルミスマッチ係数は（１）から計算可能です。ただ、ミスマッチ係数から得たい情報は”ある波長での太陽光とシミュレーターのスペクトルのずれ”なので、結局、（１）をある波長内で積分する必要があります。これは（２）→（１）の逆変換（積分）にあたるので、二度手間になることが想像できます。（後で述べるように（２）→（１）自体の変換（分解）は可能です）
（２）→（１）をしての計算は、きっと苦労が報われません。僕ならやらないかな（汗）

＊（２）→（１）への変換（分解）
＞双方の変換（上記（１）を（２）に変換する。逆でもOK）は可能なのでしょうか？
これ自体は可能です。（１）→（２）はある波長で積分すると得られます。（２）→（１）は、これには以前お答えいただいたように、
＞それでしたら、波長ごとに放射照度を分解するような計算が必要ということでし＞ょうか？
この作業が必要になります。具体的には、エクセル等で近似式をつくり、その近似式の波長の積分値が（２）と一致するように単位をあわせればＯＫです。が、スペクトルが複雑なので、かなり面倒だと思います。無理では、ないです。

＊ちなみに、このサイト
http://www.bunkoukeiki.co.jp/terms-answer-solar.html
も参考にしました。
＊（２）には”足し合わせる波長の範囲”が与えられているはずです。もしくは、”分光感度特性”をみれば、どの当たりまでの積分に意味があるか、わかります。分光感度特性がほぼ０に等しいところが、境界です。説明書等をみてください。
＊（２）が”グラフ”で与えられているとすると、その横軸は”ただの波長”ではないはずです。注意して見てください。
＊使っている装置名を挙げれば、その手のプロからお答えいただけるのでは。

yyicp · Answer

#2及び#3です．

すいません．僕がご質問文をよく読んでいなかったこともありまして，ようやく状況がわかりました．1つの標準光源に対して(Ａ)単位がW/m2/nmのカーブと(Ｂ)単位がW/m2のカーブの両方が与えられているということですね．

実験上の較正では(Ａ)を使えば良いと思います．分光器で測定しているデータは分布関数だからです．

そうすると，(Ｂ)はどうなるんだということですが，正直よくわかりません．ただし，(Ｂ)のデータは(Ａ)のカーブをある波長範囲で積分しないと得られないはずなのと，5nmごとの離散データであるということを考えると，ある波長λ0に対して
■　(Ａ)のカーブをλ0-2.5nmからλ0+2.5nmまで積分した値
なのかなあと思ったのですが，絶対値が全然合いませんね・・・(Ａ)のデータと(Ｂ)のデータで，光源と受光部の距離は同じですよね？

いろいろ考えてみましたが，ちょっと僕の限界に来ている気がします．標準光源のメーカーがおわかりであれば，問い合わせてみてはいかがでしょうか．僕も結果が気になっているので，何か新しいことがわかったら，このトピックに書き込んでいただければと思います．

ただ，繰り返しになりますが，強度較正としては(Ａ)のデータを使えば問題ない，というか，むしろ(Ａ)のデータを使わないと正しい較正ではないと僕は思います．

yyicp · Answer

#2です．

また少し考えてみました．

(１)の場合，つまり放射照度の分布C(λ)が与えられている場合は，分光器でそれを測定した強度分布I(λ)と単純に比較すれば良いですよね．C(λ)もI(λ)も分布関数であって，単位がW/m2/nmだからです．この標準光源は較正用として使用するのは容易です．

で，問題は(２)の場合，つまりある波長での放射照度[W/m2]が与えられているときです．僕は標準光源としては，単位がW/m2/nmしか見たことがないのでよくわかりませんが・・・

「横軸が波長nmで，縦軸がW/m2のカーブ」が与えられているということでしょうか？そうであればこれは何か変です．標準電球の放射照度は分布関数として与えられるはずなので，つまり単位がW/m2/nmであるはずだからです．単位がW/m2であるためには，ある波長範囲でそれを積分しなければならないからです．

標準光源のデータとしては，どのようなデータが与えられているのでしょうか？

yyicp · Answer

ご質問の件，回答になっているかどうか不安ですが・・・

分光放射照度の定義は「単位面積を単位時間に通過する放射エネルギー」なので，単位としてはW/m2が正しいです．

しかし，例えば標準電球などで較正をする際に，それに与えられている較正曲線は縦軸がW/m2/nm，横軸がnm(波長)となっていることが多いです．この較正曲線をC(λ)とすると，この較正曲線は「波長λ～λ+Δλの光の放射照度はC(λ)Δλ」であるということを示しています．これを単位から眺めてみると，C(λ)ΔλでW/m2にならなければいけないので，C(λ)の単位はW/m2/nmになります．

同様に，分光器で計測されるスペクトルをI(λ)とすると，ある波長λ0での発光強度はI(λ0)ではなく，波長λ0～λ0+Δλにある光の発光強度がI(λ0)Δλというように解釈しなければなりません．

ですので，ご質問の(1)と(2)は変換できる/できないという類のものではないと思います．何かのお役に立てれば幸いです．

rphnn150 · Answer

>W * m^(-2) * (nm)^(-1) と記載されているもの（１）と、
>μW * (cm)^(-2)と記載されているもの（２）がありました。

(1)は*nm^(-1)がついているので、おそらく「ある波長」での放射照度がでているはずです。（nmなので、可視光・紫外線付近でしょうか）
(2)は*nm^(-1)がない、つまり波長に対する情報がないので、「波長で積分」した放射照度になっているはずです。
ですので、相手のスペクトルがわかっている、もしくは相手のスペクトルを仮定すれば、双方の変換はできると思います。
μとcm＾(-2)を(1)とあわせるには、0,01倍すればいいですよね。（1e-6/1e-4)

分光放射照度の単位

度々失礼します。

ANo.1です。

#2及び#3です．

#2です．

ご質問の件，回答になっているかどうか不安ですが・・・

>W * m^(-2) * (nm)^(-1) と記載されているもの（１）と、

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