Плотность потока энергии

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

${\displaystyle J={\frac {d^{2}W}{dt\,dS}}}$.

В СИ измеряется в Вт/м².

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

${\displaystyle {\vec {J}}={\frac {d^{2}W}{dt\,dS}}\,{\vec {e}}_{W}}$,

величина которого равна плотности потока энергии, а направление совпадает с направлением переноса энергии (${\displaystyle {\vec {e}}_{W}}$ — единичный вектор в этом направлении). В электродинамике вектор плотности потока электромагнитной энергии носит название вектора Пойнтинга^[1].

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

${\displaystyle I={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}J(t)dt={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}{\frac {d^{2}W}{dt\,dS}}\,dt={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}{\frac {dP}{dS}}\,dt}$,

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

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

${\displaystyle {\vec {J}}_{\nu }(\nu )={\frac {d^{3}W}{dt\,dS\,d\nu }}\,{\vec {e}}_{W}\,\,}$ или ${\displaystyle \,\,{\vec {J}}_{\lambda }(\lambda )={\frac {d^{3}W}{dt\,dS\,d\lambda }}\,{\vec {e}}_{W}}$

с размерностью Вт/м²Гц (или Вт/м²м).

В фотометрии наряду с «плотностью потока энергии» используется имеющая ту же размерность и близкий физический смысл величина «облучённость» («энергетическая освещённость»). От плотности потока энергии она отличается тем, что относится только к оптическому излучению и представляет собой поток энергии, падающий на произвольно ориентированную малую площадку, отнесённый к площади этой площадки^[2].