Интенсивность (физика)

Фамилия

интенсивность

${\ displaystyle I}$

Размер и система единиц	Ед. изм	измерение
SI	Вт · м ^-2 = кг · с ^-3	М · Т ⁻³

В физике интенсивность или интенсивность излучения обычно представляет собой поверхностную плотность мощности во время переноса энергии . Этот термин также используется для обозначения плотности поверхностного тока других физических величин. Этот термин в основном используется для волновых явлений, таких как звук или электромагнитное излучение , но также и для всех других видов транспорта, например Б. для плотности частиц в квантовой механике . Для данной области в пространстве интенсивность рассчитывается как частное от количества соответствующей величины, передаваемой через площадь (например, мощности), и размера области. Произведение пространственной плотности (например, плотности энергии ) и скорости транспорта эквивалентно .

Вне физики этот термин также неточно используется для обозначения « силы », « силы », « амплитуды » или « уровня ».

Интенсивность в радиометрии и фотометрии

В радио- и фотометрии под «интенсивностью» («интенсивность излучения» или «сила света») понимаются следующие величины:

Освещенность (радиометрическая): мощность электромагнитного излучения через поверхность (поверхность, через которую проходит или поверхность, на которую попадает излучение),
Освещенность (фотометрическая): освещенность, взвешенная с чувствительностью человеческого глаза ( фотометрический эквивалент излучения ).

Однако под термином «интенсивность» - в отличие от общего определения «интенсивности», упомянутого во введении, можно также понимать характеристики по отношению к телесному углу :

Интенсивность излучения: мощность электромагнитного излучения через телесные углы (для радиоволн термин «интенсивность излучения»),
Сила света : сила излучения, взвешенная с фотометрическим эквивалентом излучения.

Излучение и интенсивность света описывают свойство источника излучения; они не зависят от положения приемника излучения.

На английском языке термины « сила излучения» и « сила света» обозначают интенсивность излучения и интенсивность света. С другой стороны, интенсивность света неоднозначна.

Интенсивность в теории волн

Интенсивность электромагнитного излучения - это величина среднего по времени ( ) вектора Пойнтинга. ${\ displaystyle \ textstyle \ langle \ dots \ rangle _ {t}}$ ${\ displaystyle \ textstyle S}$

{\ Displaystyle I = | \ langle S \ rangle _ {t} |}

В средах без дисперсии с плотностью энергии соотношение с групповой скоростью применяется как ${\ displaystyle \ textstyle W}$ ${\ displaystyle \ textstyle v _ {\ mathrm {gr}}}$

{\ Displaystyle I = \ langle W \ rangle _ {t} \; v _ {\ mathrm {gr}} \,}

Интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды волны: ${\ displaystyle \ textstyle A}$

{\ Displaystyle I \ propto A ^ {2} \,}

.

Для монохроматической линейно поляризованной электромагнитной волны в вакууме интенсивность равна:

{\ displaystyle I = {\ frac {1} {2}} c \ varepsilon _ {0} E_ {0} ^ {2} = {\ frac {1} {2}} {\ frac {c} {\ mu _ {0}}} B_ {0} ^ {2} \,.}

Это скорость света , в постоянном электрическом поле , а также , и максимальная амплитуда электрического или магнитного поля вала. ${\ displaystyle \ textstyle c}$ ${\ displaystyle \ textstyle \ varepsilon _ {0}}$ ${\ displaystyle \ textstyle E_ {0}}$ ${\ displaystyle \ textstyle B_ {0}}$

В линейных диэлектрических средах с показателем преломления применяется следующее: ${\ displaystyle \ textstyle n}$

{\ displaystyle I = {\ frac {1} {2}} cn \ varepsilon _ {0} E_ {0} ^ {2} \,}

.

Интенсивность точечного источника

Иллюстрация уменьшения квадрата с расстоянием по Мартину Вагеншайну

Если точечный источник излучает мощность в трех измерениях и нет потерь энергии , то интенсивность падает квадратично с расстоянием от объекта: ${\ displaystyle \ textstyle P}$ ${\ displaystyle \ textstyle r}$

{\ displaystyle I = {\ frac {P} {4 \ pi r ^ {2}}} \,}

.

Влияние среды

Когда среда демпфирует ( поглощает ), волна теряет энергию, которая, например, преобразуется в тепловую энергию. Если предположить, что уменьшение интенсивности пропорционально интенсивности, присутствующей в соответствующем месте, получится экспоненциальная кривая , аналогичная закону затухания , так называемому закону Ламберта-Бера :

{\ displaystyle I (r) = I_ {0} \ cdot \ mathrm {e} ^ {- \ mu r} \,.}

По мере распространения волны в среде ее интенсивность экспоненциально убывает. Коэффициент поглощения описывает свойства материала проходящей среды. ${\ displaystyle \ mu}$

Смотри тоже

Радиатор Ламберта (оптика)
Сферический излучатель, изотропный излучатель (антенная техника)
Интенсивность звука

веб ссылки

Викисловарь: Интенсивность - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

↑ Фрэнк Л. Педротти: Оптика для инженеров: основы; с 28 столами; Введение в оптику немецкий , 3-е издание, Springer, DE-832 UGH1219 (3) 00000000 (кредит ILL) 2005, ISBN 3-540-22813-6 ; 978-3-540-22813-6.
↑ Электропедия , Международный электротехнический словарь (IEV) Международной электротехнической комиссии : у статьи 705-02-04 (радиоволны области) есть перевод: интенсивность излучения = "интенсивность излучения <в заданном направлении>"
↑ Дэвид Дж. Гриффитс: Введение в электродинамику , 3-е издание, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1999, ISBN 0-13-805326-X .

[1] Фрэнк Л. Педротти: Оптика для инженеров: основы; с 28 столами; Введение в оптику немецкий , 3-е издание, Springer, DE-832 UGH1219 (3) 00000000 (кредит ILL) 2005, ISBN 3-540-22813-6 ; 978-3-540-22813-6.

[IEV705-02-04-2] Электропедия , Международный электротехнический словарь (IEV) Международной электротехнической комиссии : у статьи 705-02-04 (радиоволны области) есть перевод: интенсивность излучения = "интенсивность излучения <в заданном направлении>"

[3] Дэвид Дж. Гриффитс: Введение в электродинамику , 3-е издание, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1999, ISBN 0-13-805326-X .

Languages