У фізиці інтенсивність променистої енергії — це потужність, що передається на одиницю площі, де площа вимірюється на площині, перпендикулярній напрямку поширення енергії. У системі SI він має одиниці ват на квадратний метр (Вт / м 2). Він використовується найчастіше з хвилями, такими як акустичні хвилі (звук) або електромагнітні хвилі, такі як світлові або радіохвилі, і в цьому випадку використовується середня передача потужності за один період хвилі. Інтенсивність може бути застосована до інших обставин, коли передається енергія. Наприклад, можна було обчислити інтенсивність кінетичної енергії, що переноситься краплями води з садового спринклера.
Слово «інтенсивність», як тут використовується, не є синонімом «сили», «амплітуди», «величини» або «рівня», як це буває в розмовному мовленні.
Інтенсивність можна знайти, взявши густину енергії (енергія на одиницю об'єму) у точці простору та помноживши її на швидкість, з якою рухається енергія. Отриманий вектор має одиниці потужності, поділені на площу (тобто поверхневу щільність потужності).
Математичний опис
Якщо точкове джерело випромінює енергію в усіх напрямках (виробляючи сферичну хвилю), і жодна енергія не поглинається і не розсіюється середовищем, то інтенсивність зменшується пропорційно відстані від об'єкта в квадраті. Це приклад закону зворотного квадрата .
Застосовуючи закон збереження енергії, якщо чиста потужність, що випромінюється, є постійною,
- ,
де P — потужність, що випромінюється, I — інтенсивність як функція положення, а d A — диференціальний елемент замкнутої поверхні, що містить джерело.
Якщо інтегрувати поверх поверхні рівномірної інтенсивності I, наприклад, над сферою, зосередженою навколо точкового джерела, рівняння стає
- ,
де I — інтенсивність на поверхні сфери, а r — радіус сфери. ( — вираз для площі поверхні кулі).
Рішення для I :
- .
Якщо середовище затухає, то інтенсивність падає швидше, ніж наведено вище.
Все, що може передавати енергію, може мати з нею інтенсивність. Для монохроматичної поширюваної електромагнітної хвилі, такої як плоска хвиля або гауссовий промінь, якщо Е — складна амплітуда електричного поля, то середньочасова щільність енергії хвилі, що рухається в немагнітному матеріалі, задається від :
- ,
а локальна інтенсивність отримується шляхом множення цього виразу на швидкість хвилі, c / n :
- ,
де n — показник заломлення, c — швидкість світла у вакуумі і — вакуумна проникність .
Для немонохроматичних хвиль внески інтенсивності різних спектральних компонентів можна просто додати. Оброблення вище не стосується довільних електромагнітних полів. Наприклад, хвиля, що спускається, може мати кінцеву електричну амплітуду, не передаючи ніякої сили. Інтенсивність слід визначати як величину вектора Пойнтінга .
Альтернативні визначення поняття «інтенсивність»
У фотометрії та радіометрії інтенсивність має інше значення: це світлова або промениста потужність на одиницю твердого кута . Це може спричинити плутанину в оптиці, де інтенсивність може означати будь-яку променеву інтенсивність, інтенсивність світла чи опромінення, залежно від походження людини, що використовує цей термін. Сяйво також іноді називають інтенсивністю, особливо астрономами та астрофізиками, і в теплопередачі .
Див. також
- Напруженість поля
- Інтенсивність звуку
- Величина (астрономія)
Список літератури
- Paschotta, Rüdiger. . Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics. Архів оригіналу за 26 жовтня 2017. Процитовано 24 грудня 2019.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U fizici intensivnist promenistoyi energiyi ce potuzhnist sho peredayetsya na odinicyu ploshi de plosha vimiryuyetsya na ploshini perpendikulyarnij napryamku poshirennya energiyi U sistemi SI vin maye odinici vat na kvadratnij metr Vt m 2 Vin vikoristovuyetsya najchastishe z hvilyami takimi yak akustichni hvili zvuk abo elektromagnitni hvili taki yak svitlovi abo radiohvili i v comu vipadku vikoristovuyetsya serednya peredacha potuzhnosti za odin period hvili Intensivnist mozhe buti zastosovana do inshih obstavin koli peredayetsya energiya Napriklad mozhna bulo obchisliti intensivnist kinetichnoyi energiyi sho perenositsya kraplyami vodi z sadovogo sprinklera Slovo intensivnist yak tut vikoristovuyetsya ne ye sinonimom sili amplitudi velichini abo rivnya yak ce buvaye v rozmovnomu movlenni Intensivnist mozhna znajti vzyavshi gustinu energiyi energiya na odinicyu ob yemu u tochci prostoru ta pomnozhivshi yiyi na shvidkist z yakoyu ruhayetsya energiya Otrimanij vektor maye odinici potuzhnosti podileni na ploshu tobto poverhnevu shilnist potuzhnosti Matematichnij opisYaksho tochkove dzherelo viprominyuye energiyu v usih napryamkah viroblyayuchi sferichnu hvilyu i zhodna energiya ne poglinayetsya i ne rozsiyuyetsya seredovishem to intensivnist zmenshuyetsya proporcijno vidstani vid ob yekta v kvadrati Ce priklad zakonu zvorotnogo kvadrata Zastosovuyuchi zakon zberezhennya energiyi yaksho chista potuzhnist sho viprominyuyetsya ye postijnoyu P I dA displaystyle P int mathbf I cdot mathrm d mathbf A de P potuzhnist sho viprominyuyetsya I intensivnist yak funkciya polozhennya a d A diferencialnij element zamknutoyi poverhni sho mistit dzherelo Yaksho integruvati poverh poverhni rivnomirnoyi intensivnosti I napriklad nad sferoyu zoseredzhenoyu navkolo tochkovogo dzherela rivnyannya staye P I Asurf I 4pr2 displaystyle P I cdot A mathrm surf I cdot 4 pi r 2 de I intensivnist na poverhni sferi a r radius sferi Asurf 4pr2 displaystyle A mathrm surf 4 pi r 2 viraz dlya ploshi poverhni kuli Rishennya dlya I I PAsurf P4pr2 displaystyle I frac P A mathrm surf frac P 4 pi r 2 Yaksho seredovishe zatuhaye to intensivnist padaye shvidshe nizh navedeno vishe Vse sho mozhe peredavati energiyu mozhe mati z neyu intensivnist Dlya monohromatichnoyi poshiryuvanoyi elektromagnitnoyi hvili takoyi yak ploska hvilya abo gaussovij promin yaksho E skladna amplituda elektrichnogo polya to serednochasova shilnist energiyi hvili sho ruhayetsya v nemagnitnomu materiali zadayetsya vid U n2e02 E 2 displaystyle left langle U right rangle frac n 2 varepsilon 0 2 E 2 a lokalna intensivnist otrimuyetsya shlyahom mnozhennya cogo virazu na shvidkist hvili c n I cne02 E 2 displaystyle I frac mathrm c n varepsilon 0 2 E 2 de n pokaznik zalomlennya c shvidkist svitla u vakuumi i e0 displaystyle varepsilon 0 vakuumna proniknist Dlya nemonohromatichnih hvil vneski intensivnosti riznih spektralnih komponentiv mozhna prosto dodati Obroblennya vishe ne stosuyetsya dovilnih elektromagnitnih poliv Napriklad hvilya sho spuskayetsya mozhe mati kincevu elektrichnu amplitudu ne peredayuchi niyakoyi sili Intensivnist slid viznachati yak velichinu vektora Pojntinga Alternativni viznachennya ponyattya intensivnist U fotometriyi ta radiometriyi intensivnist maye inshe znachennya ce svitlova abo promenista potuzhnist na odinicyu tverdogo kuta Ce mozhe sprichiniti plutaninu v optici de intensivnist mozhe oznachati bud yaku promenevu intensivnist intensivnist svitla chi oprominennya zalezhno vid pohodzhennya lyudini sho vikoristovuye cej termin Syajvo takozh inodi nazivayut intensivnistyu osoblivo astronomami ta astrofizikami i v teploperedachi Div takozhNapruzhenist polya Intensivnist zvuku Velichina astronomiya Spisok literaturiPaschotta Rudiger Encyclopedia of Laser Physics and Technology RP Photonics Arhiv originalu za 26 zhovtnya 2017 Procitovano 24 grudnya 2019