Intensiteetti

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Intensiteetti on fysiikassa suure, joka ilmoittaa kuinka paljon energiaa siirtyy pinta-alayksikön läpi aikayksikössä.[1] Intensiteetin SI-yksikkö on watti neliömetriä kohden (W/m²).[2] Intensiteettisuuretta käytetään usein aaltojen yhteydessä, jos halutaan kuvata pinnan läpäisevän aallon kuljettama energiamäärä sekunnissa.

Intensiteetti \scriptstyle I voidaan ilmaista alla olevan yhtälön muodossa:

I=\frac{P}{A},[2]

missä \scriptstyle P on teho ja \scriptstyle A pinta-ala.

Äänen intensiteetti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Äänen intensiteetti ajanhetkellä \scriptstyle t on \scriptstyle\vec{I}(t) (äänen teho pinta-alayksikköä kohti) voidaan määritellä hiukkasnopeuden \scriptstyle\vec{u} ja äänenpaineen \scriptstyle p tulona:

\vec{I}(t)= p(t)\vec{u}(t).

Hetkellisen intensiteetin sijaan käytännössä useammin tarvitaan varsinaista ääni-intensiteettiä, joka on hetkellisen intensiteetin keskiarvo ajan suhteen:

\vec{I}=\lim_{T\to\infty}\frac{1}{T}\int_T \vec{I}(t) dt.

Äänen intensiteettitaso[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Heikoin ääni, jonka ihmisen korva havaitsee 1000 Hz:n taajuudella, on intensiteetiltään noin 10-12 W/m². Tämä intensiteetin arvo on valittu akustiikassa äänen intensiteettitason vertailuarvoksi, koska se vastaa likimain kuulokynnystä. Voimakkain ääni, jonka ihmisen korva sietää, on intensiteetiltään noin 1 W/m². Tämä voimakkain ääni on 1012 kertaa kuulokynnyksen suuruinen. Logaritminen asteikko soveltuu hyvin kuvaamaan näin laajaa voimakkuusaluetta.

Äänen intensiteettitaso desibeleinä määritellään havaittavan intensiteetin \scriptstyle I ja intensiteetin vertailuarvon \scriptstyle I_0 = 10-12 W/m² suhteen kymmenkantaisen logaritmin avulla seuraavasti:

L = 10\lg\left(\frac{I}{I_0}\right).[3][4]

Ääni-intensiteetin mittaaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Intensiteetin määrittämiseksi tulee tuntea sekä äänenpaine että hiukkasnopeus. Perinteinen mikrofoni mittaa kuitenkin vain äänenpainetta, joten hiukkasnopeuden mittaamiseksi tarvitaan kaksi lähekkäin sijoitettua mikrofonia, joiden havaitseman äänenpaineen vaihe-erosta saadaan hiukkasnopeudelle likiarvo. Mittaamalla intensiteetti äänilähteen ympäriltä voidaan lähteen ääniteho laskea kertomalla intensiteetti mittauspinnan pinta-alalla.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. William R. Hendee & E. Russell Ritenour: Medical Imaging Physics, s. 92. John Wiley & Sons, 2003. ISBN 9780471461135. (englanniksi)
  2. a b Kaplan MCAT Physics Review Notes, s. 270. Kaplan Publishing, 2012. ISBN 9781609786267. (englanniksi)
  3. Jukka Hatakka, Heikki Saari, Jarmo Sirviö, Jouni Viiri, Sari Yrjänäinen: Physica 3 - Aallot. WSOY, 2005. ISBN 951-0-24940-8.
  4. Matti Karjalainen: Hieman akustiikkaa (PDF) (Sivu 14.) 2002. Aalto-yliopisto. Viitattu 5.12.2013. (suomeksi)