强度 (物理)

在物理学中，强度的定义是单位面积下的能量转换率。在SI制单位下，瓦特每平方米（W/m²）。最常用来表示波的强度（例如：音波、光波）。通常指波在一个周期内的能量转换率。

强度（intensity）一词不同于“力度、力量强度”（strength）或振幅（amplitude）。

强度也可以被定义为能量密度乘上能量移动的速度；向量运算结果的单位等同于 W/m²。

数学描述

如果一个点声源（光源）于三维空间向四面八方辐射能量，且能量没有于中途因为被介质吸收或散射而散失，则强度随着与辐射源距离的增加呈平方反比减弱。此为平方反比定律的一个例子。

如果传输功率为定值

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

其中 P 是辐射功率， I 是强度，dA 是面微分元素，封闭曲面包围着辐射源。

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

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

如果过程中有阻尼参与，那么强度随距离的减弱会快于以上的方程。

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 是电场的复数振幅，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，例如渐逝波。在这些情况下，强度可用坡印廷向量的大小来定义^[1]。

“强度”定义的转换

在光度学和辐射度量学中，“强度”有不同的意思，分别是发光或辐射能量每单位立体角。在光学中可能造成混淆，因为强度可以代表辐射强度、发光强度或辐照度，随着个人使用的习惯而有不同。辐射率有时也会被称作强度，特别是天文学家和天体物理学家，在热传递的研究也是如此。

参阅

• 场强（英语：Field strength）
• 音强
• 光强
• 星等

Table 1. 国际单位制的辐射量单位

• 查
• 论
• 编

物理量	符号	国际单位制	单位符号	注释
辐射出射度（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
辐射率（Radiance）	Le	瓦特每球面度每平方米	W·sr−1·m−2	每单位立体角每单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	每单位立体角的辐射通量。
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	每单位时间的辐射能量，亦作“辐射功率”。
辐照度（Irradiance）	Ee	瓦特每平方米	W·m−2	入射表面的辐射通量。
光谱辐射出射度（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
光谱辐射率（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
光谱辐照度（Spectral irradiance）	Eλ 或 Eν	瓦特每立方米 或 瓦特每平方米每赫兹	W·m−3 或 W·m−2·Hz−1	通常测量单位为 W·m−2·nm−1
光谱功率（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