En física , la intensidad o flujo de energía radiante es la potencia transferida por unidad de área , donde el área se mide en el plano perpendicular a la dirección de propagación de la energía. En el sistema SI , tiene unidades vatios por metro cuadrado (W/m 2 ), o kg ⋅ s −3 en unidades básicas . La intensidad se utiliza con mayor frecuencia con ondas como las acústicas ( sonido ) u ondas electromagnéticas como la luz o las ondas de radio , en cuyo caso se utiliza la transferencia de potencia promedio durante un período de la onda. La intensidad se puede aplicar a otras circunstancias en las que se transfiere energía. Por ejemplo, se podría calcular la intensidad de la energía cinética transportada por las gotas de agua de un aspersor de jardín .
La palabra "intensidad" tal como se usa aquí no es sinónimo de "fuerza", "amplitud", "magnitud" o "nivel", como lo es a veces en el habla coloquial.
La intensidad se puede encontrar tomando la densidad de energía (energía por unidad de volumen) en un punto del espacio y multiplicándola por la velocidad a la que se mueve la energía. El vector resultante tiene las unidades de potencia divididas por el área (es decir, densidad de potencia superficial ). La intensidad de una onda es proporcional al cuadrado de su amplitud. Por ejemplo, la intensidad de una onda electromagnética es proporcional al cuadrado de la amplitud del campo eléctrico de la onda .
Si una fuente puntual irradia energía en todas direcciones (produciendo una onda esférica ) y el medio no absorbe ni dispersa energía, entonces la intensidad disminuye en proporción a la distancia desde el objeto al cuadrado. Este es un ejemplo de la ley del cuadrado inverso .
Aplicando la ley de conservación de la energía , si la potencia neta que emana es constante,
Si se integra una intensidad uniforme, | Yo | = constante , sobre una superficie que es perpendicular al vector de intensidad, por ejemplo, sobre una esfera centrada alrededor de la fuente puntual, la ecuación se convierte en
Resolviendo para | Yo | da
Si el medio se amortigua, entonces la intensidad cae más rápidamente de lo que sugiere la ecuación anterior.
Cualquier cosa que pueda transmitir energía puede tener una intensidad asociada. Para una onda electromagnética monocromática que se propaga, como una onda plana o un haz gaussiano , si E es la amplitud compleja del campo eléctrico , entonces la densidad de energía promediada en el tiempo de la onda, que viaja en un material no magnético, viene dada por :
Para ondas no monocromáticas, simplemente se pueden sumar las contribuciones de intensidad de diferentes componentes espectrales. El tratamiento anterior no es válido para campos electromagnéticos arbitrarios. Por ejemplo, una onda evanescente puede tener una amplitud eléctrica finita sin transferir ninguna potencia. La intensidad debería entonces definirse como la magnitud del vector de Poynting . [1]
En fotometría y radiometría la intensidad tiene un significado diferente: es la potencia luminosa o radiante por unidad de ángulo sólido . Esto puede causar confusión en óptica , donde intensidad puede significar cualquiera de intensidad radiante , intensidad luminosa o irradiancia , dependiendo de los antecedentes de la persona que usa el término. A la radiancia también se le llama a veces intensidad , especialmente por los astrónomos y astrofísicos, y en la transferencia de calor .
