逆二乗則計算機

逆二乗則は、点源から三次元空間へ広がる量を表す法則です。距離rでは、同じ放射出力が面積4πr²の球面に分布します。面積が距離の二乗に比例して増えるため、強度は出力を4πr²で割った値になります。距離を二倍にするとエネルギーが四倍の面積に広がり、強度は四分の一になります。三倍に離れると九分の一になります。 この計算機は理想的な等方性点源について、初期距離と最終距離での絶対強度を求めます。また、距離の比だけで決まる最終強度と初期強度の比も計算します。最終強度を初期強度で割ると、初期距離の二乗を最終距離の二乗で割った値になります。出力は比の計算で相殺されます。出力をワット、距離をメートルで入力すると強度はワット毎平方メートルで表示されますが、比は無次元です。 多くの物理場が適切な条件でこの幾何学的関係に従います。裸電球は、大きさが距離に比べ十分小さければ、照度がおおむね逆二乗則に従います。小さな音源からの音響パワーも、屋外で反射や大気吸収が重要になる前は近似的に従います。局所的な放射源の放射フルエンス、球対称な質量の外側の重力場、点電荷の電場にも逆二乗依存があります。ただし絶対値の式で使う源の量や定数は異なります。 実測値は理想値から外れることがよくあります。指向性アンテナ、反射器、レンズ、壁、床、遮蔽物は、エネルギーを一様に広げず方向を変えます。音は空気に吸収され、表面で反射されます。光は霧や散乱で減衰します。測定距離に比べて大きい源は点源として扱えません。アンテナや音響放射体の近傍界では、波の挙動が単純な球面拡散より複雑になる場合があります。 対象の量が本当に球面上に広がる場合にのみ、源の出力を用いてください。二つの距離で測定した強度の比較には、絶対出力が不明でも比が役立ちます。距離の単位は統一し、任意の筐体端ではなく源の実効中心から測ります。この計算機は物理の簡易確認、センサー配置、照明の概算、放射の計画、授業での実演に有用ですが、詳細な設計では指向性、減衰、境界、関連する安全規格を考慮してください。