La luminosidad decae espacialmente a través de 3 dimensiones, por lo que sigue una ley del cuadrado inverso. Esto se debe a que el flujo de luminosidad proveniente de una fuente debe conservarse y si asumimos una simetría esférica, entonces la luminosidad total que sale de la superficie de un objeto debe ser igual a la luminosidad integrada sobre una capa esférica 2-D a cualquier distancia del fuente.
Básicamente puedo copiar mi respuesta de la respuesta del usuario de Quora a ¿Por qué la naturaleza eligió R ^ 2 y no otra potencia en caso de fuerza gravitacional? y reemplazar “gravedad” con “luminosidad”
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Las leyes del cuadrado inverso son el resultado de la desintegración tridimensional. La radiación impregna el espacio tridimensional, por lo que la luminosidad es menor en cada capa esférica bidimensional en cualquier intervalo de espacio alejado de la fuente (donde el intervalo espacial radial a la fuente es la tercera dimensión). Dado que el área de superficie de un caparazón esférico es [matemática] 4πR ^ 2 [/ matemática], si te alejas más, la magnitud disminuye en [matemática] R ^ 2 [/ matemática].
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Para verlo de otra manera, el flujo total debe conservarse de una fuente dada. Entonces, la misma cantidad de flujo de luminosidad está en la superficie que en cualquier caparazón arbitrario fuera de la superficie. Como el espacio se expande en 3 dimensiones, el flujo se extiende sobre ese espacio y se vuelve más débil en proporción al radio esférico de la cubierta.
Espero que tenga sentido. Si no, aquí hay un buen gráfico de Hyperphysics.