Intensitat (física)

En la física, l'intensitat és la potència transferida per unitat d'àrea, en a on l'àrea és el pla perpendicular en la direcció de propagació de l'energia. En el sistema SI, té unitats de vats per metro quadrat (W/m²). S'usa més freqüentment en onas (per eixemple, el sò o la llum), en el cas de la qual el promig de transferència de potència transferix més d'un periodo de l'ona. L'intensitat pot ser aplicada a atres circumstàncies en les que es transferix l'energia. Per eixemple, es pot calcular l'intensitat de l'energia cinètica dut per les gotes d'aigua d'un aspersor de jardí.

La paraula "intensitat" com s'usa en este cas no és sinònim de "força", "amplitut", "magnitut", o "nivell", com succeïx a voltes en el llenguage Espanyol.

L'intensitat pot ser trobada prenent la densitat d'energia (energia per unitat de volum) en un punt en l'espai i multiplicant-la per la velocitat a la que l'energia s'està movent.

Descripció matemàtica

Si un punt d'orige és el que irradia energia en totes les direccions (la producció d'una ona esfèrica), i l'energia no és absorbida o dispersada pel mig, llavors l'intensitat disminuïx en proporció a la distància de l'objecte al quadrat. Est és un eixemple de la llei inversa del quadrat

Aplicant la llei de conservació de l'energia, si l'energia neta que emana és constant, llavors:

$P=\int 𝐈\cdot \mathrm{d}𝐀$,

a on P és la potència neta radiada, I és l'intensitat com una funció de la posició, i dA és un element diferencial d'una superfície tancada que conté la font.

Si s'integra sobre una superfície uniforme d'intensitat I, per eixemple a través d'una esfera centrada entorn al punt d'orige, l'equació es convertix en

$P=|I|\cdot A_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{f}}=|I|\cdot 4\pi r^2$,

a on I és l'intensitat en la superfície de l'esfera, i r és el radi de l'esfera. ( és l'expressió per a l'àrea de la superfície d'una esfera).

La solució per a I dona llavors:

$|I|=\frac{P}{A_{\mathrm{s}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{f}}}=\frac{P}{4\pi r^2}$.

Si el mig és amortiguado, a continuació, l'intensitat disminuïx més ràpidament de lo que l'equació del gràfic citat sugerix.

Qualsevol cosa que puga transmetre energia pot tindre una intensitat associats en ell. Per a un monocromàtic d'ona que es propaga, com una ona plana o un fes Gaussiano, si I és l'amplitut complexa del camp elèctric, llavors el temps promig de la densitat d'energia de l'ona està donada per:

$⟨U⟩=\frac{n^2{ϵ}_0}{2}|E{|}^2$,

i l'intensitat local s'obté multiplicant esta expressió per la velocitat de l'ona, c/n:

$I=\frac{\mathrm{c}n{ϵ}_0}{2}|E{|}^2$,

a on n és l'índex de refracció, c és la velocitat de la llum en el buit, i $\epsilon$ és la permitividad del buit.

Per a les ones no monocromàtiques, l'intensitat de les contribucions dels diferents components espectrals simplement pot ser afegit. El tractament anterior no es manté arbitrariamente en els camps electromagnètics. Per eixemple, una ona evanescente pot tindre un número finito d'amplitut elèctrica, mentres que no és la transferència d'energia. L'intensitat deu ser definida com la magnitut del vector de Poynting.

Definicions alternatives de la "intensitat"

En fotometria i radiométrica intensitat té un significat diferent: és la lluminosa o energia radiant per unitat d'àngul sòlit. Açò pot causar confusió en l'òptica, a on l'intensitat pot significar: intensitat radiant, l'intensitat lluminosa o la irradiancia. Radiancia és també cridat a voltes intensitat, sobretot pels astrònoms i astrofísics, i en la transferència de calor.