【大学物理(下)】13-3 波的能量能流密度

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1、一波动能量的传播pW波的传播是能量的传播，传播过程中,介质中的质点由不动到动，具有动能,媒质形变具有势能.kW1波的能量1假设介质的密度为ρ，则介质中某一体积元内的质元的运动速度为：对应的运动动能为：质元处的形变势能为：2（1）纵波并注意到代入上式，对于纵波，由YY得到：3（2）横波并注意到代入上式，对于横波，由GG得到：xFFyS4Y讨论(1)在波动传播的介质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随作周期性变化，且变化是同相位的.与简谐弹簧振子的振动能量变化规律是不同的.5简谐运动能量图4T2T43T能量6讨论体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大.体积元的位移最大时，三者均为

2、零.x0yxy=Acos(t-x/u)0uxx+xy7(2)任一体积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量.任一体积元的机械能不守恒.波动是能量传递的一种方式.xOxO在波的传播过程中，任意体积元的能量不守恒。8∴质元总能量振动系统：系统与外界无能量交换。波动质元：每个质元都与周围媒质交换能量。（特征）9能量密度：单位体积介质中的波动能量平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值10oxwkwpt=t0u2A22A2121411w能=0w能最大此时能量是“一堆一堆”地集中于位移为零的那些质元处。12在一个周期中的平均能流为u△t能流密度：通过垂直于波线截面单位面积上的

3、能流.大小：方向：波的传播方向矢量表示式：能流：单位时间内通过某一截面的波动能量.Ss二能流和能流密度13能流密度是波的强度的量度。能流密度是矢量，其方向与波速方向相同。波的强度：一个周期内能流密度大小的平均值.14例证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比，并求球面简谐波的波函数.证介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等.即END15