強度 (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。

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

P=\int I\,\cdot dA

,

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）：

P=|I|\cdot A_{\mathrm {surf} }=|I|\cdot 4\pi r^{2}\,

,

即

|I|={\frac {P}{A_{\mathrm {surf} }}}={\frac {P}{4\pi r^{2}}}

.

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 是電場的複數振幅，则电磁波的能量密度的时间平均可由下式给出：

\left\langle U\right\rangle ={\frac {n^{2}\epsilon _{0}}{2}}|E|^{2}

强度则是将上式乘上波速 $c/n$ ：

I={\frac {cn\epsilon _{0}}{2}}|E|^{2}

其中 n 表示折射率， $c$ 表示真空中的光速， $\epsilon _{0}$ 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

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。

參閱编辑

场强（英语：Field strength）
音強
光強
星等

**Table 1. 國際單位制的輻射量單位**
查
论
编
物理量	符号	国际单位制	單位符號	注释
輻射出射度（Radiant exitance）	M_e	瓦特每平方米	W·m⁻²	表面出射的辐射通量
辐射度（Radiosity）	J_e or J_eλ	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）	L_e	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）	Q_e	焦耳	J	能量。
辐射能量密度（英语：Radiant energy density）（Radiant energy density）	ω_e	焦耳每立方米	J⋅m⁻³
辐射强度（Radiant intensity）	I_e	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）	H_e	焦耳每平方米	J⋅m⁻²
辐射通量（Radiant flux）	Φ_e	瓦特	W	每單位時間的辐射能量，亦作「辐射功率」。
輻照度（Irradiance）	E_e	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_eλ 或 M_eν	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）	L_eλ 或 L_eν	瓦特每球面度每立方米或瓦特每球面度每平方米每赫兹	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）	E_λ 或 E_ν	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）	Φ_eλ	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_eλ	瓦特每球面度每米	W⋅sr⁻¹⋅m⁻¹	辐射强度的波长分布

參考資料编辑

^ Paschotta, Rüdiger. Optical Intensity. Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics. [2013-07-21]. （原始内容存档于2013-10-21）.

[1] Paschotta, Rüdiger. Optical Intensity. Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics. [2013-07-21]. （原始内容存档于2013-10-21）.

[1]

Baike

強度 (物理)

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數學描述编辑

「強度」定義的轉換编辑

參閱编辑

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