Плотность потока энергии

Шаблон:Физическая величина Шаблон:К объединению Пло́тность пото́ка эне́ргии — физическая величина, численно равная потоку энергии через малую площадку, перпендикулярную направлению потока, делённому на площадь этой площадки:

$J=\frac{d^{2}W}{dtdS}$.

В СИ измеряется в Вт/м².

Нередко вводят также вектор плотности потока энергии (так называемый вектор Умова)

$\overrightarrow{J}=\frac{d^{2}W}{dtdS}{\overrightarrow{e}}_W$,

величина которого равна плотности потока энергии, а направление совпадает с направлением переноса энергии (${\overrightarrow{e}}_W$ — единичный вектор в этом направлении). В электродинамике вектор плотности потока электромагнитной энергии носит название вектора Пойнтинга.

Плотность потока энергии, усреднённая по достаточно большому промежутку времени или (для периодического процесса) по периоду,

$I=\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\int }}J(t)dt=\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\int }}\frac{d^{2}W}{dtdS}dt=\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\int }}\frac{dP}{dS}dt$,

часто называется интенсивностью. Здесь $0\dots T$ — промежуток времени усреднения, $dS$ — площадка, через которую переносится энергия, $P$ — переносимая мощность.

Также имеется понятие спектральной плотности потока энергии — плотности потока энергии в узком интервале частот $\nu$ или длин волн $\lambda$, отнесённой к величине интервала:

${\overrightarrow{J}}_{\nu }(\nu )=\frac{d^{3}W}{dtdSd\nu }{\overrightarrow{e}}_W$ или ${\overrightarrow{J}}_{\lambda }(\lambda )=\frac{d^{3}W}{dtdSd\lambda }{\overrightarrow{e}}_W$

с размерностью соответственно Вт/м²Гц или Вт/м²м.

Связь с фотометрическими величинами

Понятия «поток энергии» и «плотность потока энергии» используются применительно к произвольному виду энергии. Если речь идёт об энергии, переносимой оптическим излучением, то в фотометрии вместо термина «поток энергии» используют эквивалентный для такого случая термин «поток излучения». Что касается термина «плотность потока энергии», то в фотометрии наряду с этим понятием используются имеющие ту же размерность и близкий физический смысл понятия «облучённость» (энергетическая освещённость) и «энергетическая светимость». «Облучённость» отличается от плотности потока энергии тем, что относится только к оптическому излучению и представляет собой поток энергии, падающий на произвольно ориентированную малую площадку, отнесённый к площади этой площадки. «Энергетическая светимость» отличается от плотности потока энергии тем, что относится только к оптическому излучению и представляет собой поток энергии, излучаемый произвольно ориентированной малой площадкой, отнесённый к площади этой площадки.

См. также

• Плотность потока
• Плотность энергии
• Поток энергии