Интенсивность волны

Всякая волна переносит энергию. Плотность потока энергии электромагнитной волны определяется вектором Пойнтинга

S= [ E, H ] (1).

В изотропной среде векторы E и H взаимно ортогональны, а их величины связаны соотношением

E = H (2),

поэтому для вектора Пойнтинга получаем:

S = v (3).

Здесь v – скорость волны (ее величина v= ). Как видим, плотность потока энергии равна произведению плотности энергии электромагнитного поля на скорость электромагнитной волны. Т.е. энергия распространяется со скоростью волны.

Вектор Пойнтинга изменяется с частотой вдвое большей частоты волны. Частоты световых волн имеют порядок 10¹⁴–10¹⁵ с^‑1. Приборы, регистрирующие поток энергии световых волн, обладают большей или меньшей инерционностью, т.е могут регистрировать изменение потока, происходящее лишь за достаточно большой промежуток времени. Так, инерционность человеческого глаза имеет порядок 0,1 секунды, т.е. мы продолжаем «видеть» свет после того, как он уже не попадает в глаз еще около 0,1 секунды. Специальные фотоприемники могут иметь инерционность (время разрешения) порядка 10^-10 с, что значительно превышает период колебаний световой волны. Мгновенное значение вектора Пойнтинга приборами, в том числе нашим глазом, не регистрируется, наблюдению подлежит лишь его среднее значение. Средняя плотность потока энергии называется интенсивностью волны, и определяется как

I = (4),

где Т – промежуток времени, по которому происходит усреднение. Для монохроматической волны T можно взять равным периоду ее колебания. Тогда в силу (3) и (4), интенсивность волны пропорциональна среднему значению квадрата ее амплитуды

I~×áE(t)²ñ (5).