Интенсивность (физика)
Интенси́вность — скалярная физическая величина, количественно характеризующая мощность, переносимую волной в направлении распространения. Численно интенсивность равна усреднённой за период колебаний волны мощности излучения, проходящей через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения энергии:
где — мощность, переносимая волной через площадку , а — период волны. Единицей измерения интенсивности в Международной системе единиц (СИ) является Вт/м², в системе СГС — эрг/с·см². Вычисление интенсивностиМатематическая формула для вычисления интенсивности может быть записана следующим образом:
Интенсивность волны связана со средней объёмной плотностью энергии в волне и скоростью распространения волны соотношением
Интенсивность в важных случаяхЭлектромагнитная волнаЭлектромагнитное излучение (например, свет) является совокупностью волн, колебания в которых совершают и электрическая, и магнитная компоненты. Электромагнитные волны переносят энергию электромагнитного поля, плотность потока которой определяется величиной вектора Пойнтинга. Интенсивность излучения равна усреднённому за период значению модуля вектора Пойнтинга:
вычисляемого как векторное произведение напряжённостей электрического () и магнитного () полей. Акустическая волна (звук)Звук представляет собой волну механических колебаний среды. Интенсивность звука может быть выражена через амплитудные значения звукового давления p и колебательной скорости среды v:
Стационарность интенсивностиВыписанные выше формулы, несмотря на усреднение за период , в общем случае дадут зависящую от времени интенсивность, так как волна может со временем затухать или усиливаться. Для стационарного же процесса зависимости от времени не будет и в качестве длительности усреднения можно брать не период, а любую значительно большую, чем период, величину, с неизменным результатом. Спектральная интенсивностьНередко представляет интерес рассмотрение распределения стационарной интенсивности электромагнитного излучения или упругих колебаний по длинам волн, то есть величины , связанной с как
Величину иногда называют спектральной интенсивностью, хотя её более правильное название — спектральная плотность потока энергии. Такая величина измеряется в Вт/м2/м. Выражение для неё имеет тот же вид, что и для , но с заменой величины на отнесённую к единице длины волны:
Поскольку период различен для разных длин волн, можно взять отвечающим наиболее длинноволновым из реально рассматриваемых в задаче колебаний.
|
Portal di Ensiklopedia Dunia