Die Intensität I bezeichnet in der Physik die Energie pro Zeit pro Fläche, also einen Energiefluss. Sie ist definiert als Energiedichte (Energie pro Volumeneinheit) multipliziert mit der Geschwindigkeit, mit der die Energie sich bewegt.

Intensität ist in der Physik nicht gleichbedeutend mit den Begriffen „Stärke“, „Kraft“, „Wirksamkeit“, „Größe“, „Amplitude“, oder „Pegel“, so wie es in der Umgangssprache üblich ist und die Art und Weise bedeutet, mit der eine Sache betrieben wird: intensiv, gedrängt, konzentriert. Weitere Synonyme für "Intensität": Intensivität, Anspannung, Grad, Leuchtkraft, Sattheit, Tiefe, Wirkungsstärke, Eindringlichkeit, Gewalt, Kraft, Nachdruck, Hoher Grad, Erheblichkeit, Format, Kaliber, Heftigkeit, Eile, Vehemenz, Hektik, Rasanz, Wucht, Ungestüm.

Alles was Energie transportiert, kann eine damit verbundene Intensität haben. Es ist möglich die Intensität eines Rasensprengers zu definieren, aber Intensität ist bei Wellenphänomenen wie Schall und Licht gebräuchlicher.

In der Wellenlehre ist die Intensität proportional zum Quadrat der Amplitude a der Welle:

$I\; \backslash propto\; a^2$.

Intensität einer Punktquelle

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Strahlt eine Punktquelle, beispielsweise eine Schallquelle, Energie in drei Dimensionen aus und gibt es keinen Energieverlust, dann fällt die Intensität mit dem Abstand r vom Objekt mit $1/r^2$ ab:

$I\; \backslash propto\; \backslash frac\{1\}\{r^2\}$.

Dies hat einen einfachen geometrischen Grund. Die abgestrahlte Gesamtleistung beträgt

$P\; =\; \backslash int\; I(\backslash vec\; r)\; \backslash ,\; dA$,

wobei $I(\backslash vec\; r)$ die Intensität als Funktion des Ortes $\backslash vec\; r$ bezeichnet und dA das Flächendifferential einer geschlossenen Oberfläche, welche die Schallquelle umschließt. Wenn die Schallquelle gleichförmig in alle Richtungen (isotrop) abstrahlt, und die Fläche A eine Kugel mit dem Radius r umschließt, in deren Mitte die Schallquelle ist, vereinfacht sich die Gleichung zu

$P\; =\; I(r)\; \backslash ,\; 4\; \backslash pi\; r^2$,

wobei I(r) die Intensität an der Oberfläche der Kugel darstellt. Nach I(r) aufgelöst erhält man

$I(r)\; =\; \backslash frac\{P\}\{4\; \backslash pi\; r^2\}$.

Diese Beziehung besagt, dass die Intensität I mit der Entfernung von der Quelle r reziprok-quadratisch fällt (Abstandsgesetz).

Einfluß eines Mediums

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Wenn das Medium dämpft (absorbiert), verliert die Welle Energie, welche beispielsweise in Wärmeenergie umgewandelt wird. Nimmt man an, daß die Intensitätsabnahme proportional der am jeweiligen Ort vorhandenen Intensität ist, ergibt sich analog zum Zerfallsgesetz ein exponentieller Verlauf:

$I(r)\; =\; I\_0\; e^\{-\backslash mu\; r\}$,

mit zunehmender Ausbreitung der Welle im Medium nimmt also deren Intensität exponentiell ab. Der Absorptionskoeffizient μ beschreibt dabei die Materialeigenschaften des durchquerten Mediums.

Weblinks

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Physik

Intensitet | Intensity | Intensidad de sonido | 放射強度 | Intensiteit (natuurkunde)