Интенси́вность ( — напряжение, усиление) — 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 интенсивности Математическая 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 случаях
Электромагнитная волна
Интенсивность излучения — величина, пропорциональная квадрату амплитуды электромагнитных колебаний (амплитуды волны). Интенсивность излучения можно определить как полный поток энергии излучения, проходящий за единицу времени через элементарную площадку в направлении нормали к ней и рассчитанный на единицу телесного угла. Термин «Интенсивность излучения» используется в фотометрии, синонимом интенсивности излучения является яркость излучения, аналогичная световая величина называется интенсивностью светового потока (интенсивностью света). Электромагнитное 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 интенсивности Выписанные 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 интенсивность Нередко 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.
Примечания
Категория:Физические величины Категория:Теория волн Категория:Радиометрия