波的能流密度

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,波的能流,密度 强度 声强级,1,一、简谐,波的能量密度,弹性介质中取一线元,dx,，,其,质量,dm=,l,dx,由于波函数：,质元振动速度：,质元动能：,2,质元形变,：,质元的形变势能：,质元的势能和动能同步变化,3,质元波动能量：,介质中单位体积内的能量，叫做,能量密度,能量密度在一个周期内的平均值为,平均能量密度,4,二、,波的能流密度 波的强度,单位时间内,通过截面,S,的能量等于体积,uS,中的能量，称为,能流。,单位时间内,通过垂直于波的传播方向的,单位面积,上的能量叫做,能流密度。,写成,矢量式：,一个周期内能流密度大小的平均值称为,波的强度。,5,例1：,一球面波源的功率为,100,W,，,则距波源,10,m,处，波的平均能流密度,I,是多少？,解：,（W m,-,2,）,例2：,有一波在介质中传播，已知,u=10,3,m/s，A=1.0,10,-,4,m，=10,3,Hz，,若介质的密度为,800,kg/m,3,，,求：,该波的平均能流密度；,1,分钟内垂直通过一面积,S=4,10,-,4,m,2,的总能量。,解：,6,三、声波、超声波和次声波,声波是机械纵波,频率高于20000赫兹的叫做,超声波,。,*,声的产生、传播和接收。为听觉服务，如,声音的音质、音响效果；声学在建筑学方面,的应用，噪声的避免等。,20到20000赫兹之间能引起听,觉的称为,可闻声波,，简称,声波,。,频率低于20赫兹的叫做,次声波,；,*,利用声的传播特性研究媒质的微观结构；,利用声波的作用来促进化学反应，为科技服务。,研究的分类：,声的概念不再局限于听觉范围，几乎是振动和机械波的同义词。,声波,20000,Hz,20,Hz,7,由此可知，声强与频率的平方，振幅的平方成正比。利用超声波可获得极大的声强。,声强,引起听觉的声波不仅有频率范围，而且有声强范围。一般正常人对于1000,Hz,的声波，听觉的上限约为1,W/m,2,，,下限约10,-12,W/m,2,。,试验表明，人耳听觉并非与声强成正比，而是与声强的对数大致面正比。,8,定义声强级,L,为：,单位为贝耳(,Bel,),单位为分贝(,dB),*声强级,由于可闻声强的数量级相差悬殊，通常用声强级来描述声强的强弱。,规定声强,I,0,=10,-12,瓦/米,2,作为测定声强的标准,有的地方规定户外声音不得大于100分贝。,如炮声声强 1瓦/米,2,，,声强级120分贝。,9,超声波、次声波,*,超声波：,频率高，波长短，定向传播性好；,穿透性好，在液体、固体中传播时，衰,减很小，能量高等。,定位、测距、探伤、显象，随着激光全息的,发展声全息也日益发展，它在地质、医学等,领域有重要的意义；,近来在超声延时方面有新的发展，因为它的波速比电磁波速低,。,由于能量大而集中可用来切削、焊接，钻孔，,清洗机件还可用来处理种子和催化。,特点,用途,超声波的传播速度对于介质的密度、浓度、成分、,温度、压力的变化很敏感。利用这些可间接测量,其他有关物理量。这种非声量的声测法具有测量,精密度高、速度快的优点；,10,频率在10,4,20赫芝之间,的机械波，人耳听不到。,*,次声波,因为大气湍流、火山爆发、地震、,陨石落地、雷暴、磁暴等大规模自,然活动中，都有次声波产生，因此，,它是研究地球、海洋、大气等大规,模运动的有力的工具。,特点一,用途,由于它具有,衰减极小的特点,，,具有远距离传播的突出特点。,已形成现代声学的一个新的,分支,次声学,。,特点二,11,