intensity là gì

By Admin 30/08/2023 0
Physikalische Größe
Name Intensität
Formelzeichen
Größen- und
Einheitensystem 		Einheit Dimension
SI W·m−2 = kg·s−3 M·T−3

Die Intensität oder Strahlungsintensität ist in der Physik meist die Flächenleistungsdichte beim Transport von Energie. Der Begriff wird auch für den Betrag der Flächenstromdichte anderer physikalischer Größen verwendet.

Die Bezeichnung wird meist für Wellenphänomene wie elektromagnetische Strahlung oder Schall (Schallintensität) verwendet, aber auch für alle anderen Arten von Transport, z. B. für die Teilchendichte in der Quantenmechanik.

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Außerhalb der Physik wird der Begriff in ungenauer Weise auch für „Stärke“, „Kraft“, „Amplitude“, oder „Pegel“ verwendet.

Berechnung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Intensität berechnet sich (in Klammern beispielhafte vereinfachte Formeln für die Energie als betrachtete Größe):

mit der Leistung

oder

Intensität in der Radiometrie und Photometrie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Radio- und Photometrie werden folgende Größen als „Intensität“ („Strahlungsintensität“ bzw. „Lichtintensität“) bezeichnet:[1]:

  • Bestrahlungsstärke (radiometrisch): die Leistung elektromagnetischer Strahlung durch Fläche (durchströmte Fläche oder Fläche, auf die die Strahlung trifft)
  • Beleuchtungsstärke (photometrisch): die Bestrahlungsstärke, gewichtet mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photometrisches Strahlungsäquivalent).

Mit „Intensität“ kann aber – abweichend von der einleitend genannten generellen Definition von „Intensität“ – auch die Leistung in Bezug auf den Raumwinkel gemeint sein (Strahl- und Lichtstärke beschreiben Eigenschaften der Strahlungsquelle; sie sind unabhängig von der Position des Strahlungsempfängers):

  • Strahlstärke: die Leistung elektromagnetischer Strahlung durch Raumwinkel (bei Radiowellen lautet der Begriff „Strahlungsintensität“[2]),
  • Lichtstärke: die Strahlstärke, gewichtet mit dem photometrischen Strahlungsäquivalent.

Im Englischen stehen die Begriffe radiant intensity und luminous intensity für die Strahlstärke bzw. die Lichtstärke. Light intensity hingegen ist mehrdeutig.

Intensität in der Wellenlehre[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Intensität elektromagnetischer Strahlung ist der Betrag des zeitlichen Mittels des Poynting-Vektors :

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In Medien ohne Dispersion mit der Energiedichte gilt folgender Zusammenhang mit der Gruppengeschwindigkeit :

Bei einer monochromatischen, linear polarisierten elektromagnetischen Welle lặng Vakuum ist die Intensität:[3]

Dabei ist

Die Intensität ist also proportional zum Quadrat der Amplitude der Welle:

.

In linearen dielektrischen Medien mit dem Brechungsindex gilt:

.

Intensität einer Punktquelle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Veranschaulichung der quadratischen Abnahme mit der Entfernung nach Martin Wagenschein

Strahlt eine Punktquelle die Leistung in drei Dimensionen aus und gibt es keinen Energieverlust, dann fällt die Intensität quadratisch mit dem Abstand vom Objekt ab:

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.

Einfluss eines Mediums[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wenn das Medium dämpft (absorbiert), verliert die Welle Energie, welche z. B. in Wärmeenergie umgewandelt wird. Nimmt man an, dass die Intensitätsabnahme proportional der am jeweiligen Ort vorhandenen Intensität ist, sánh ergibt sich analog zum Zerfallsgesetz ein exponentieller Verlauf, das Lambert-Beersche Gesetz:

mit dem Absorptionskoeffizienten , der die Materialeigenschaften des durchquerten Mediums beschreibt.

Mit zunehmender Ausbreitung der Welle lặng Medium nimmt also deren Intensität exponentiell ab.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Lambert-Strahler (Optik)
  • Kugelstrahler, isotroper Strahler (Antennentechnik)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. ↑ Frank L. Pedrotti: Optik für Ingenieure: Grundlagen; mit 28 Tabellen; Introduction lớn optics dt. 3. Auflage. Springer, 2005, ISBN 3-540-22813-6.
  2. ↑ electropedia, Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch (IEV) der International Electrotechnical Commission: Eintrag 705-02-04 (Bereich Radiowellen) hat die Übersetzung: radiation intensity = „Strahlungsintensität <in einer gegebenen Richtung>“
  3. ↑ David J. Griffiths: Introduction lớn Electrodynamics. 3rd ed Auflage. Prentice Hall, Upper Saddle River, N.J 1999, ISBN 0-13-805326-X.