波的能量A.PPT

* 第三节 波的能量 一、波的能量和强度 二、波的衰减 掌握 理解 了解 第三节 波的能量 主要内容： 一、波的能量和强度 弹性波传播到介质中的某处，该处将具有动能和势能。在波的传播过程中，能量从波源向外传播。 1. 波的能量 考虑棒中的体积?V，其质量为?m(?m=??V )。当波动传播到该体积元时，将具有动能Wk和弹性势能Wp。 平面简谐波 可以证明 体积元的总机械能W 上式表明体积元的总能量在0和幅值 之间作周期性变化。在能量由零增加到幅值的过程中，该体积元吸收能量；在体积元的能量由幅值减少到零的过程中，该体积元放出能量。这就是波动传递能量的机制。与振动情形相比，波动传播能量，振动系统并不传播能量。 波的能量密度 ：介质中单位体积的波动能量。 能量密度在一个周期内的平均值，称为平均能量密度 ： (因为正弦函数的平方在一个周期里的平均值为1/2) 2、它在任意时刻所具有的势能和动能虽然均相等，但该体积元的机械能不守恒。 注意： 1、它的动能和势能以及机械能都随时间而发生变化，并且均为周期性函数。 波动到达的任意一个体积元时，则： 能流 —— 在介质中垂直于波速方向取一面积S ，在单位时间内通过S 的能量。 平均能流： 2.波的强度 平均能流密度或波的强度： 平均能流： 介质的特性阻抗 。 I 的单位：瓦特/米2 (W.m-2) 通过与波传播方向垂直的单位面积的平均能流，用I 来表示，即 二、波的衰减 波的衰减：机械波在介质中传播时，波的强度和振幅 都会逐渐减小，这种现象称为波的衰减。 导致波衰减的主要原因： 1、扩散衰减：由于波面的扩大造成单位截面积通 过的波的能量减少。如球面波。 2、散射衰减：由于散射使沿原方向传播的波的能 量减少。 3、吸收衰减：由于介质的粘滞性（内摩擦）等原 因，波的能量随传播距离的增加逐 渐转化为其它形式的能量。 * *