电磁辐射能量密度与距离的关系

物理实验演示：平方反比定律 (Inverse-Square Law)

1 空间几何展开可视化 (恒定探测面积)

辐射源 S d = 1.0 AU * 蓝色探测器面积保持恒定
探测器面积 A₀:
固定常数
接收功率密度 F:
1.000 单位

2 函数图象分析

几何直观理解

在演示中，你可以观察到：

  • 探测器（蓝色部分）的实际物理面积保持不变。
  • 随着距离增加，球面波前（淡黄色背景）的总面积按 d² 爆炸式增长。
  • 由于单位时间内辐射源发出的总能量（光度 L）是守恒的，相同的能量必须铺满越来越大的球面。
  • 因此，面积固定的探测器所能截获的能量比例，就与其在整个球面积中所占的比例（A₀ / 4πd²）同步下降。