第十章 机械波 10-3 波的能量能流密度.ppt

*,第十章 波动,10-3,波的能量 能流密度,物理学,第五版,*,第十章 波动,物理学,第五版,1,一 波动能量的传播,波的传播是能量的传播，传播过程中,，,介质中的质点运动，具有动能,，,介质形变具有势能,.,p,W,k,W,1,波的能量,2,以棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播,.,振动动能,x,O,x,O,3,弹性势能,x,O,x,O,4,x,O,x,O,5,体积元的总机械能,x,O,x,O,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，三者均为零,.,(,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,.,7,(,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,.,x,O,x,O,8,比较,：,谐振动质点,孤立系统，机械能守恒,波动介质元能量,非孤立系统，,d,E,不守恒,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,x,O,x,O,10,二 能流和能流密度,能流：,单位时间内垂直通过某一面积的能量,.,平均能流：,u,d,t,S,11,能流密度,(,波的强度,)I:,通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流,.,S,u,w,P,=,u,d,t,S,12,三 波的吸收,波在实际介质中传播时，由于波动能量总有一部分会被介质吸收，所以波的机械能会不断地减少，波强亦逐渐减弱，这种现象称为,波的吸收,.,A,0,和,A,分别是,x,0,和,x,x,处的波振幅，,是常量，称为介质的,吸收系数,.,13,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,故,14,10-2,平面简谐波的波函数,10-3,波的能量 能流密度,10-4,惠更斯原理 波的衍射和干涉,本章目录,选择进入下一节：,10-5,驻波,10-6,多普勒效应,10-7,平面电磁波,END,