Интенсивность (физика): различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Lvova (обсуждение | вклад) м примечаний нет |
|||
(не показаны 44 промежуточные версии 26 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
⚫ | |||
'''Интенсивность''' — в физике соотношение [[энергия|энергии]] к [[время|времени]] и [[площадь|площади]]. Она равна плотности энергии (энергия на единицу объёма), умноженная на [[скорость]] с которой энергия движется. |
|||
{{к объединению|2020-03-03|Плотность потока энергии}} |
|||
{{Физическая величина |
|||
| Название = Интенсивность |
|||
| Символ = <math>I</math> |
|||
| Размерность = MT<sup>−3</sup> |
|||
| СИ = Вт/м² |
|||
| СГС = эрг/с·см² |
|||
| Примечания = [[скалярная величина]] |
|||
}} |
|||
'''Интенси́вность''' — [[скалярная величина|скалярная]] [[физическая величина]], количественно характеризующая [[мощность]], переносимую [[Волна|волной]] в направлении распространения. Численно интенсивность равна усреднённой за [[период колебаний]] волны мощности излучения, проходящей через единичную площадку, расположенную [[перпендикуляр]]но направлению распространения энергии: |
|||
: <math>I =\, \langle\frac{dP}{dS}\rangle_T</math>, |
|||
где <math>dP</math> — мощность, переносимая волной через площадку <math>dS</math>, а <math>T</math> — период волны. |
|||
Единицей измерения интенсивности в [[СИ|Международной системе единиц (СИ)]] является Вт/м², в системе [[СГС]] — эрг/с·см². |
|||
== См. также == |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
== Вычисление интенсивности == |
|||
[[de:Intensität (Physik)]] |
|||
Математическая формула для вычисления интенсивности может быть записана следующим образом: |
|||
[[en:Intensity (physics)]] |
|||
: <math>I(t) = \frac{1}{T}\int\limits_t^{t+T}\frac{dP}{dS}\,dt</math>. |
|||
[[eo:Intenseco (fiziko)]] |
|||
Интенсивность волны связана со средней объёмной [[Плотность энергии|плотностью энергии]] <math>\langle w\rangle</math> в волне и [[скорость]]ю распространения волны <math>v</math> соотношением |
|||
: <math>I = \langle w\rangle\cdot v </math>. |
|||
== Интенсивность в важных случаях == |
|||
=== Электромагнитная волна === |
|||
{{main|Вектор Пойнтинга}} |
|||
[[Электромагнитное излучение]] (например, [[свет]]) является совокупностью [[волна|волн]], колебания в которых совершают и электрическая, и магнитная компоненты. Электромагнитные волны переносят [[Электромагнитная энергия|энергию электромагнитного поля]], плотность потока которой определяется величиной вектора Пойнтинга. Интенсивность излучения равна усреднённому за период значению [[Модуль вектора|модуля]] [[Вектор Пойнтинга|вектора Пойнтинга]]: |
|||
: <math>I(t) = \frac{1}{T}\int\limits_t^{t+T}\left|\vec E(t)\times\vec H(t)\right|dt</math>, |
|||
вычисляемого как векторное произведение напряжённостей [[Напряжённость электрического поля|электрического]] (<math>\vec{E}</math>) и [[Напряжённость магнитного поля|магнитного]] (<math>\vec{H}</math>) полей. |
|||
=== Акустическая волна (звук) === |
|||
⚫ | |||
[[Звук]] представляет собой волну механических колебаний среды. Интенсивность звука может быть выражена через [[Амплитуда|амплитудные значения]] <math>p_m</math> [[Звуковое давление|звукового давления]] ''p'' и [[Колебательная скорость|колебательной скорости]] среды ''v'': |
|||
: <math>I = \frac{p_mv}{2}</math>. |
|||
== Стационарность интенсивности == |
|||
Выписанные выше формулы, несмотря на усреднение за период <math>T</math>, в общем случае дадут зависящую от времени интенсивность, так как волна может со временем затухать или усиливаться. |
|||
Для стационарного же процесса зависимости <math>I</math> 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 <math>dI(\lambda)/d\lambda \equiv I_{\lambda}</math>, связанной с <math>I</math> как |
|||
: <math>I = \int_0^{\infty} I_{\lambda}(\lambda)d\lambda</math>. |
|||
Величину <math>I_{\lambda}</math> иногда называют спектральной интенсивностью, хотя её более правильное название — [[Плотность потока энергии|спектральная плотность потока энергии]]. Такая величина измеряется в Вт/м<sup>2</sup>/м. Выражение для неё имеет тот же вид, что и для <math>I</math>, но с заменой величины <math>P</math> на отнесённую к единице длины волны: |
|||
: <math>I_{\lambda} = \frac{1}{T}\int\limits_0^{T}\frac{d^2P}{dSd\lambda}dt</math>. |
|||
Поскольку период различен для разных длин волн, можно взять <math>T</math> отвечающим наиболее длинноволновым из реально рассматриваемых в задаче колебаний. |
|||
{{rq|sources|img|topic=physics}} |
|||
[[Категория:Физические величины]] |
|||
⚫ | |||
[[Категория:Радиометрия]] |
Текущая версия от 14:39, 20 июня 2024
Эту страницу предлагается объединить со страницей Плотность потока энергии. |
Интенсивность | |
---|---|
Размерность | MT−3 |
Единицы измерения | |
СИ | Вт/м² |
СГС | эрг/с·см² |
Примечания | |
скалярная величина |
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 интенсивности
[править | править код]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
[править | править код]Электромагнитная волна
[править | править код]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)
[править | править код]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
[править | править код]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
[править | править код]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.
Для улучшения этой статьи по физике желательно:
|