Калькулятор закона обратных квадратов

Закон обратных квадратов описывает величину, распространяющуюся от точечного источника в трехмерном пространстве. На расстоянии r одна и та же излучаемая мощность распределяется по сфере площадью 4πr². Поскольку площадь растет пропорционально квадрату расстояния, интенсивность равна мощности источника, деленной на 4πr². При удвоении расстояния энергия распределяется по вчетверо большей площади, а интенсивность снижается до четверти. При утроении расстояния она снижается до одной девятой. Калькулятор определяет абсолютную интенсивность на начальном и конечном расстояниях для идеального изотропного источника. Он также вычисляет отношение конечной интенсивности к начальной, которое зависит только от расстояний: оно равно квадрату начального расстояния, деленному на квадрат конечного. Мощность источника в этом сравнении сокращается. Если мощность задана в ваттах, а расстояние в метрах, интенсивность выражается в ваттах на квадратный метр; отношение безразмерно. Многие физические поля при подходящих условиях следуют этой геометрии. Освещенность от открытой лампы приближенно подчиняется закону, если размеры лампы малы относительно расстояния. Акустическая мощность компактного источника на открытом воздухе примерно следует ему, пока отражения и атмосферное поглощение не становятся существенными. Флюенс излучения локального источника, гравитационное поле вне сферической массы и электрическое поле точечного заряда также имеют обратно-квадратичную зависимость, хотя в формулах абсолютных значений используются другие характеристики источника и константы. Реальные измерения часто отличаются от идеала. Направленные антенны, отражатели, линзы, стены, пол и экраны перенаправляют энергию, а не распределяют ее равномерно. Звук поглощается воздухом и отражается поверхностями. Свет ослабляется туманом или рассеянием. Источник, большой по сравнению с расстоянием измерения, нельзя считать точечным. В ближнем поле антенны или акустического излучателя поведение волн может быть сложнее простого сферического расхождения. Используйте мощность источника только тогда, когда интересующая величина действительно распределяется по сферической поверхности. При сравнении измеренной интенсивности на двух расстояниях отношение полезно и при неизвестной абсолютной мощности. Оба расстояния должны быть в одинаковых единицах и измеряться от эффективного центра источника, а не от произвольного края корпуса. Калькулятор полезен для быстрых физических оценок, размещения датчиков, расчета освещения, планирования работы с излучением и учебных демонстраций. Подробные инженерные расчеты должны учитывать направленность, затухание, границы и применимые стандарты безопасности.