聲強計算器

重點速覽：聲強（acoustic intensity，符號 I），是聲學中描述『聲波能量流動強弱』的物理量，定義為『單位時間內通過單位面積的聲能量』，亦即單位面積的聲功率。聲強是向量（有方向，沿聲波傳播方向），但本計算器針對均勻、正向入射的情況，僅給出大小，單位為 W/m²（瓦特每平方公尺）。聲強的基本公式為：I = P/A，其中 P 是總聲功率（瓦特 W），A 是垂直於聲波傳播方向的面積（平方公尺 m²）。以本工具預設為例：聲功率 P = 0.1 W、面積 A = 2 m²，則聲強 I = 0.1/2 = 0.05 W/m²。關於聲強有幾個重要觀念：第一，若聲源向各方向均勻輻射（球面波），在距離 r 處 A = 4πr²，因此 I = P/(4πr²)，聲強與距離平方成反比（平方反比定律）。第二，人類聽覺的聲強範圍極廣：聽閾約 I₀ = 10⁻¹² W/m²，痛閾約 1 W/m²，因此常用對數刻度『聲強級』L_I = 10·log₁₀(I/I₀)，單位分貝 dB（例如 0.05 W/m² 約對應 107 dB）。第三，聲強 I 與『聲壓』p 的關係為 I = p²/(ρv)，其中 ρ 是空氣密度（約 1.2 kg/m³）、v 是聲速（約 343 m/s，20°C）。第四，日常生活中常見的聲強級：細語約 30 dB、辦公室約 60 dB、繁忙街道 70–85 dB、演唱會 100–110 dB、噴射機起飛 140 dB。聲強的應用非常廣泛：噪聲評估與職業健康、建築聲學與隔音設計、音響系統設計與喇叭指向性、醫學超音波強度、水下聲學與聲納、環境噪聲監測等。使用聲強公式要注意：第一，面積 A 必須是『垂直』聲波傳播方向的有效面積；若非垂直，需乘以入射角的 cosθ。第二，A 必須大於 0，除零或負面積無意義，本計算器會回傳 0。第三，聲功率 P 取正值（能量不能為負），本工具負值截 0。第四，若已知距離 r 且為點聲源球面擴散，可先自行計算 A = 4πr² 再代入。總之，本計算器讓你由聲功率與面積快速算出聲強，是理解聲學、噪聲與分貝的基礎工具。