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

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 d A

,

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_{s u r f} = | I | \cdot 4 π r^{2}

,

即

| I | = \frac{P}{A_{s u r f}} = \frac{P}{4 π 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：

⟨ U ⟩ = \frac{n^{2} ϵ_{0}}{2} | E |^{2}

强度则是将上式乘上波速 $c / n$ ：

I = \frac{c n ϵ_{0}}{2} | E |^{2}

其中 n 表示折射率， $c$ 表示真空中的光速， $ϵ_{0}$ 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]。

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。