Intensiteetti

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.^lähde?

Intensiteetti ${\displaystyle I}$ voidaan ilmaista alla olevan yhtälön muodossa:^[2]

${\displaystyle I={\frac {P}{A}},}$

missä ${\displaystyle P}$ on teho ja ${\displaystyle A}$ pinta-ala.

Tämä osio pitäisi jakaa uudeksi artikkeliksi nimeltä Äänen intensiteetti. Lisätietoja saattaa olla artikkelin keskustelusivulla.

Äänen intensiteetti ${\displaystyle {\vec {I}}(t)}$ ajanhetkellä ${\displaystyle t}$ (äänen teho pinta-alayksikköä kohti) voidaan määritellä hiukkasnopeuden ${\displaystyle {\vec {u}}}$ ja äänenpaineen ${\displaystyle p}$ tulona:^lähde?

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

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

${\displaystyle {\vec {I}}=\lim _{T\to \infty }{\frac {1}{T}}\int _{T}{\vec {I}}(t)dt.}$

Heikoin ääni, jonka ihmisen korva havaitsee 1 000 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.^lähde?

Äänen intensiteettitaso ${\displaystyle L_{I}}$ desibeleinä määritellään havaittavan intensiteetin ${\displaystyle I}$ ja intensiteetin vertailuarvon ${\displaystyle I_{0}}$ = 10^-12 W/m² suhteen kymmenkantaisen logaritmin avulla seuraavasti:

${\displaystyle L_{I}=10\log _{10}\left({\frac {I}{I_{0}}}\right)}$.^[3][4]

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.^lähde?

• Karjalainen, Matti: Kommunikaatioakustiikka. (Suomenkielinen oppikirja) Espoo: TKK, Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratorio, 1999. ISBN 951-22-4412-8
• Pulkki, Ville & Karjalainen, Matti: Communication Acoustics – An Introduction to Speech, Audio and Psychoacoustics. New York: John Wiley & Sons, Ltd, 2015. ISBN 978-1-118-86654-2 (englanniksi)