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

${\displaystyle P=\int I\,\cdot dA}$ ,

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）：

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

即

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

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：

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

强度则是将上式乘上波速 ${\displaystyle c/n}$ ：

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

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

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（英语：Field strength）
• 音強
• 光強
• 星等

国际单位制光度單位

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物理量	英文	符號	计量单位	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。
发光强度(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/m^2	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/m^2= cd·sr/m^2）	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/m^2= cd·sr/m^2）	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。

Table 2. 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）	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（英语：Radiant energy density）（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 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）	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（英语：Radiant intensity）（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

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