Physikalische Große
Name	Intensitat
Formelzeichen	${\displaystyle I}$
Großen- und Einheitensystem Einheit Dimension SI W · m ?2 = kg · s ?3 M · T ?3

Die Intensitat oder Strahlungsintensitat ${\displaystyle I}$ ist in der Physik meist die Flachenleistungsdichte beim Transport von Energie . Der Begriff wird auch fur den Betrag der Flachenstromdichte anderer physikalischer Großen verwendet.

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

Außerhalb der Physik wird der Begriff in ungenauer Weise auch fur ? Starke “, ? Kraft “, ? Amplitude “, oder ? Pegel “ verwendet.

Berechnung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Intensitat berechnet sich (in Klammern beispielhafte vereinfachte Formeln fur die Energie ${\displaystyle E}$ als betrachtete Große):

• fur eine gegebene Flache ${\displaystyle A}$ im Raum: als Quotient aus der (durch diese Flache) pro Zeit ${\displaystyle t}$ ubertragenen Menge der betreffenden Große und der Große der Flache:

${\displaystyle I={\frac {\frac {dE}{dt}}{A}}={\frac {P}{A}}}$

mit der Leistung ${\displaystyle P}$

oder

• als Produkt aus der volumenbezogenen Dichte (z. B. Energiedichte ${\displaystyle w}$) und der Geschwindigkeit ${\displaystyle v}$ des Transports:

${\displaystyle I=w\cdot v={\frac {dE}{dV}}\cdot {\frac {ds}{dt}}}$

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

In der Radio- und Photometrie werden folgende Großen als ?Intensitat“ (?Strahlungsintensitat“ bzw. ?Lichtintensitat“) bezeichnet: ^[1] :

• Bestrahlungsstarke (radiometrisch): die Leistung elektromagnetischer Strahlung durch Flache (durchstromte Flache oder Flache, auf die die Strahlung trifft)
• Beleuchtungsstarke (photometrisch): die Bestrahlungsstarke, gewichtet mit der Empfindlichkeit des menschlichen Auges ( photometrisches Strahlungsaquivalent ).

Mit ?Intensitat“ kann aber ? abweichend von der einleitend genannten generellen Definition von ?Intensitat“ ? auch die Leistung in Bezug auf den Raumwinkel gemeint sein (Strahl- und Lichtstarke beschreiben Eigenschaften der Strahlungsquelle; sie sind unabhangig von der Position des Strahlungsempfangers):

• Strahlstarke : die Leistung elektromagnetischer Strahlung durch Raumwinkel (bei Radiowellen lautet der Begriff ?Strahlungsintensitat“ ^[2] ),
• Lichtstarke : die Strahlstarke, gewichtet mit dem photometrischen Strahlungsaquivalent.

Im Englischen stehen die Begriffe radiant intensity und luminous intensity fur die Strahlstarke bzw. die Lichtstarke. Light intensity hingegen ist mehrdeutig.

Intensitat in der Wellenlehre [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Intensitat elektromagnetischer Strahlung ist der Betrag des zeitlichen Mittels ${\displaystyle \textstyle \langle \dots \rangle _{t}}$ des Poynting-Vektors ${\displaystyle \textstyle S}$:

${\displaystyle I=|\langle S\rangle _{t}|}$

In Medien ohne Dispersion mit der Energiedichte ${\displaystyle \textstyle W}$ gilt folgender Zusammenhang mit der Gruppengeschwindigkeit ${\displaystyle \textstyle v_{\mathrm {gr} }}$:

${\displaystyle I=\langle W\rangle _{t}\;v_{\mathrm {gr} }}$

Bei einer monochromatischen , linear polarisierten elektromagnetischen Welle im Vakuum ist die Intensitat: ^[3]

${\displaystyle I={\frac {1}{2}}c\,\varepsilon _{0}E_{0}^{2}={\frac {1}{2}}{\frac {c}{\mu _{0}}}B_{0}^{2}={\frac {1}{2}}c\,\mu _{0}H_{0}^{2}\,.}$

Dabei ist

• ${\displaystyle c}$ die Lichtgeschwindigkeit
• ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ die elektrische Feldkonstante
• ${\displaystyle \mu _{0}}$ die magnetische Feldkonstante
• ${\displaystyle E_{0}}$ die maximale Amplitude ( elektrische Feldstarke ) des elektrischen Felds der Welle
• ${\displaystyle B_{0}}$ die maximale Amplitude ( magnetische Flussdichte ) des magnetischen Felds der Welle
• ${\displaystyle H_{0}}$ die maximale magnetische Feldstarke des magnetischen Felds der Welle.

Die Intensitat ist also proportional zum Quadrat der Amplitude ${\displaystyle \textstyle A}$ der Welle:

${\displaystyle I\propto A^{2}}$.

In linearen dielektrischen Medien mit dem Brechungsindex ${\displaystyle \textstyle n}$ gilt:

${\displaystyle I={\frac {1}{2}}c\,n\,\varepsilon _{0}E_{0}^{2}}$.

Intensitat einer Punktquelle [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Strahlt eine Punktquelle die Leistung ${\displaystyle \textstyle P}$ in drei Dimensionen aus und gibt es keinen Energieverlust , dann fallt die Intensitat quadratisch mit dem Abstand ${\displaystyle \textstyle r}$ vom Objekt ab:

${\displaystyle I={\frac {P}{4\pi r^{2}}}\,}$.

Einfluss eines Mediums [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Wenn das Medium dampft ( absorbiert ), verliert die Welle Energie, welche z. B. in Warmeenergie umgewandelt wird. Nimmt man an, dass die Intensitatsabnahme proportional der am jeweiligen Ort ${\displaystyle r}$ vorhandenen Intensitat ist, so ergibt sich analog zum Zerfallsgesetz ein exponentieller Verlauf, das Lambert-Beersche Gesetz :

${\displaystyle I(r)=I_{0}\cdot \mathrm {e} ^{-\mu r}}$

mit dem Absorptionskoeffizienten ${\displaystyle \mu }$, der die Materialeigenschaften des durchquerten Mediums beschreibt.

Mit zunehmender Ausbreitung der Welle im Medium nimmt also deren Intensitat exponentiell ab.

Siehe auch [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

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

Weblinks [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Wiktionary: Intensitat  ? Bedeutungserklarungen, Wortherkunft, Synonyme, Ubersetzungen

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

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