本页使用了标题或全文手工转换

強度 (物理)

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

物理學中,強度的定義是單位面積下的能量轉換率。在SI制單位下,瓦特每平方公尺(W/m2)。最常用來表示波的強度(例如:音波光波)。通常指波在一个週期内的能量轉換率。

強度(intensity)一詞不同於“力度、力量強度”(strength)或振幅amplitude)。

強度也可以被定義為能量密度乘上能量移動的速度;向量运算結果的單位等同於 W/m2

數學描述[编辑]

如果一個點聲源(光源)於三維空間向四面八方輻射能量,且能量沒有於中途因为被介质吸收散射而散失,则強度隨著与輻射源距離的增加呈平方反比減弱。此為平方反比定律的一個例子。

如果傳輸功率為定值

,

其中 P 是輻射功率, I 是強度,dA 是面微分元素,封閉曲面包围着輻射源。

若强度 I 在选定的表面上是一个定值,则有(假设选定一个半径为 r 的球面作为积分的曲面):

,

.

如果過程中有阻尼参与,那麼強度随距离的减弱會快于以上的方程。


任何能够传递能量的东西都有一个相关的“强度”。对于电磁辐射,如果 E 是電場复值振幅,则电磁波的能量密度的时间平均可由下式给出:

强度则是将上式乘上波速

其中 n 表示折射率 表示真空中的光速 表示真空介电常数.

以上的推导过程不适用于某些场,例如漸逝波。在这些情况下,强度可用坡印廷向量的大小来定义[1]

「強度」定義的轉換[编辑]

光度學輻射度量學中,「強度」有不同的意思,分別是發光或輻射能量每單位立體角。在光學中可能造成混淆,因為強度可以代表輻射強度發光強度輻照度,隨著個人使用的習慣而有不同。輻射率有時也會被稱作強度,特別是天文學家和天體物理學家,在熱傳遞的研究也是如此。

參閱[编辑]

[编辑]

国际单位制光度单位
物理量 英文 符号 计量单位 單位符號 注释
光通量 Luminous flux Φv 流明 lmlmcd·sr 單位時間內由光源所發出或由被照物所吸收的總光能。
發光強度(光度) Luminous intensity Iv 坎德拉 cd(燭光,cdlm/sr 光源在給定方向上,每單位立體角內所發出的的光通量。
亮度(輝度) Luminance Lv 坎德拉每平方米 cd/m2 單位面積光源在給定方向上,在每單位立體角內所發出的總光通量。其單位有時也稱尼特(nit)。
光能(光視效能) Luminous energy Qv 流明· lm·s 單位有時被稱作"talbot"。
照度 Illuminance Ev 勒克斯 lxlx= lm/m2 物體表面每單位面積所吸收可見光的光通量,用於入射表面的光。
光出射度 Luminous exitance Mv 勒克斯 lxlx= lm/m2 物體表面每單位面積所發出可見光的光通量,用於出射表面的光。
曝光量 luminous exposure Hv 勒克斯· lx·s 也称作photometric exposure。
發光效率/光效 Luminous efficacy η 流明瓦特 lm/W 通常指光源光通量与光源输入电功率的比值,有时也指光通量辐射通量的比值。
光源能量利用率 luminous efficiency V 纯数量 无单位 光源辐射通量与光源输入电功率的比值。


[編輯]

國際單位制的輻射量單位
物理量 符号 國際單位制 單位符號 注释
輻射出射度(Radiant exitance) Me 瓦特每平方米 W·m−2 表面出射的辐射通量
辐射度(Radiosity) Je or J 瓦特每平方米 W⋅m−2 表面出射及反射的辐射通量总和
輻射率(Radiance) Le 瓦特球面度每平方米 W·sr−1·m−2 每單位立體角每單位投射表面的辐射通量
辐射能(Radiant energy) Qe 焦耳 J 能量
辐射能量密度英语Radiant energy density(Radiant energy density) ωe 焦耳每立方米 J⋅m−3
辐射强度英语Radiant intensity(Radiant intensity) Ie 瓦特球面度 W·sr−1 每單位立體角的辐射通量。
辐射曝光量(Radiant exposure) He 焦耳每平方米 J⋅m−2
辐射通量(Radiant flux) Φe 瓦特 W 每單位時間的辐射能量,亦作「辐射功率」。
輻照度(Irradiance) Ee 瓦特每平方米 W·m−2 入射表面的辐射通量。
光譜辐射出射度(Spectral radiant emittance) M

M
瓦特每立方米

瓦特每平方米每赫兹

W⋅m−3
or
W⋅m−2⋅Hz−1
表面出射的辐射通量的波长或频率的分布
光譜輻射率(Spectral radiance) L

L

瓦特球面度每立方米

瓦特球面度每平方米每赫兹

W⋅sr−1m−3

W⋅sr−1⋅m−2Hz−1
常用W⋅sr−1⋅m−2⋅nm−1
光譜輻照度(Spectral irradiance) Eλ

Eν
瓦特每立方米
瓦特每平方米每赫茲
W·m−3

W·m−2·Hz−1
通常測量單位為 W·m−2·nm−1
光譜功率(Spectral power) Φ 瓦特每米 W⋅m−1 辐射通量的波长分布
光谱强度英语Radiant intensity(Spectral intensity) I 瓦特球面度每米 W⋅sr−1⋅m−1 辐射强度的波长分布

參考資料[编辑]

  1. ^ Paschotta, Rüdiger. Optical Intensity. Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics.