强度_(物理)
在物理學中,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。
數學描述
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或散射而散失,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):
- ,
即
- .
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 是電場的复值振幅,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 :
「強度」定義的轉換
在光度學和輻射度量學中,「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、發光強度或輻照度,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
- 场强
- 音強
- 光強
- 星等
物理量 | 英文 | 符號 | 計量單位 | 單位符號 | 註釋 |
---|---|---|---|---|---|
光通量 | Luminous flux | Φv | 流明 | lm(lm= cd·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(燭光) | cd(cd= lm/sr) | 光源在給定方向上,每單位立體角內所發出的光通量。 |
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,在每單位面積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·秒 | lm·s | 單位有時被稱作"talbot"。 |
照度 | Illuminance | Ev | 勒克斯 | lx(lx= lm/m2= cd·sr/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 | lx(lx= lm/m2= cd·sr/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·秒 | lx·s | 也称作photometric exposure。 |
發光效率/光效 | Luminous efficacy | η | 流明每瓦特 | lm/W= cd·sr/W | 通常指光源光通量與光源輸入電功率的比值,有時也指光通量與輻射通量的比值。 |
光源能量利用率 | luminous efficiency | V | 純數量 | 無單位 | 光源輻射通量與光源輸入電功率的比值。 |
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 Jeλ | 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 | 瓦特每球面度每平方米 | 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(Radiant energy density) | ωe | 焦耳每立方米 | J⋅m−3 | |
辐射强度(Radiant intensity) | Ie | 瓦特每球面度 | 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) | Meλ 或 Meν |
瓦特每立方米 或 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) | Leλ 或 Leν |
瓦特每球面度每立方米 或 |
W⋅sr−1⋅m−3 或 W⋅sr−1⋅m−2⋅Hz−1 |
常用W⋅sr−1⋅m−2⋅nm−1 |
光譜輻照度(Spectral irradiance) | Eλ 或 Eν |
瓦特每立方米 或 瓦特每平方米每赫茲 |
W·m−3 或 W·m−2·Hz−1 |
通常測量單位為 W·m−2·nm−1 |
光譜功率(Spectral power) | Φeλ | 瓦特每米 | W⋅m−1 | 辐射通量的波长分布 |
光谱强度(Spectral intensity) | Ieλ | 瓦特每球面度每米 | W⋅sr−1⋅m−1 | 辐射强度的波长分布 |
參考資料
- Paschotta, Rüdiger. . Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics. . (原始内容存档于2013-10-21).
本文来源:维基百科:強度_(物理)
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