大学物理ppt教程课件§12-3 波的能量 波的强度.ppt

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1、波是振动状态的传播，相位的传播，外观上有波形在传播。§12-3波的能量随着波的传播能量也在传播。对于“流动着”的能量，要由能量密度和能流密度两个概念来描述。波在弹性媒质中传播时，各质元都在振动。每个质元，有振动速度而具有振动动能；因发生形变而具有形变势能，两者之和称此媒质中弹性波的能量。一、波动能量的传播以固体棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播.xOxO振动动能弹性势能xOxO由弹性力关系式纵波杨氏模量则形变势能可写成振动动能振动势能体积元的总机械能在波传播过程中，任一媒质元在任意时刻或任意振动状态下，动能和势能不仅相等，而且是同步变化。总机械

2、能随时间作周期性变化，与简谐振动系统不同。1）在波动传播的媒质中，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.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.结论3）正、负最大位移处，速度为零，形变为零，动能、势能和总机械能均为零。平衡位置处，速度最大，形变最大，动能、势能和总机械能均为最大。x密部疏部能量密度：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.机械波的能量与振幅的平方、频率的平方成正比，与介质的密度成正比。二、能流密度波的强

3、度能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量.平均能流：能流密度(波的强度)：通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流.uS例1证明如果没有能量损失，在均匀介质中传播的平面波的振幅保持不变。解：取两个相等的面积，能量守恒由于所以例2证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比.证介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等.