物理波的能量.ppt

* 10--3波的能量（Energy of Wave Motion） 引言：波的传播是能量的传播。 一）波动媒质中一体积元 中的能量 以一个平面简谐纵波为例来说明 S 1）体积元的动能 S 2）体积元的势能 一根长为 的棒，伸长 时具有的势能。 S 2）体积元的势能 一根长为 的棒，伸 长 时具有的势能。 由胡克定律： 2）体积元的势能 令： S S 2）体积元的势能 代入上式： S 2）体积元的势能 代入上式： 3）体积元的总能量 指出两点： ?体元中的能量是随时间变化的（非弧立系统） 波动过程是一个能量传播的过程。 ?波动过程中，体元中的动能与势能“同相”---同 时达到最大，同时达到最小。 定量分析： 速度最大时： 质点过平衡位置 时动能最大。 此时的相对形变（应变） 也最大！ 同理可证：质元动能最小时，势能也最小。 质元的相对位移小 （周围的质元位移都大） （左侧质元位移向上，右侧质元位移向下。） 二）能流和能流密度（波强） 仍以平面简谐波为例： 1）能量密度---单位体积中的能量 质元的相对位移大 2）平均能量密度--- 3）能流--- 一周期内能量密度的平均值 单位时间内通过介质中某面积的能量 这个体积 中的能量值就是能流，显然这个能流 是随时间变化的，常取一周期的平均值。 输 出 功 率 *