La intensidad se define como la energía transferida por unidad de área por unidad de tiempo- [matemática] I = \ frac {dE} {dAdt} [/ matemática] por lo tanto tiene unidades de [matemática] W \ cdot m ^ {- 2} [/ matemática] – vatios por metro cuadrado.
Cuando la luz es emitida por una fuente de luz homogénea, en un medio ópticamente isotrópico, se extiende en una esfera alrededor de la fuente de luz.
Toda la luz emitida hace 10 segundos se extiende a través de una esfera a 10 segundos luz de la fuente, y toda la luz emitida hace 5 segundos se extiende a través de una capa esférica de la mitad de ese radio, y así sucesivamente.
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Suponiendo que nada más “interfiere” ** con la luz, al invocar la conservación de la energía y el hecho de que la luz se emite de manera uniforme, podemos afirmar que la energía que se encuentra en la “cubierta de 5 segundos” debe ser la misma que la energía en el “caparazón de 10 segundos” y, de hecho, debe ser la misma en cualquier esfera por la que pase la luz.
Por lo tanto, [matemáticas] E_ {shell ~~ i} = E_ {total} [/ matemáticas]
Luego simplemente dividimos por el área (ya que la energía se distribuye uniformemente a través de ella), para obtener la intensidad, y dado que la energía es la misma en todas las esferas, podemos hacerlo para una esfera general de radio [matemáticas] R [/ matemáticas].
El área de una esfera está dada por [matemáticas] A = 4 \ pi R ^ 2 [/ matemáticas]
Por lo tanto:
[matemáticas] I = \ frac {E} {4 \ pi R ^ 2} [/ matemáticas]
Y ahí va, de ahí proviene el factor de [matemáticas] R ^ 2 [/ matemáticas] y, por lo tanto, por qué la luz obedece a una ley del cuadrado inverso, proviene de la conservación de la energía .
** Por lo que no me refiero necesariamente a la interferencia en el sentido óptico habitual, solo quiero decir que no hay nada en el camino para absorber la luz, ni fuentes de luz adicionales, etc.