波的能量

波的能量

而對任一彈性媒質,因為波在彈性媒質中傳播時,各質點在其平衡位置附近振動,從而使彈性媒質具有振動動能;又因為振動造成了各質點之間的距離發生改變,媒質發生形變,從而使之具有形變勢能。振動動能與形變勢能之和稱此媒質中彈性波的能量。

基本介紹

  • 中文名:波的能量
  • 外文名:無
  • 波的能量:是指彈性媒質動能和勢能的總和
  • 實質及成因:見正文
概念,實質及成因,平均能流,特徵,

概念

波的能量是指彈性媒質因波動而具有的動能勢能的總和。

實質及成因

而對任一彈性媒質,因為波在彈性媒質中傳播時,各質點在其平衡位置附近振動,從而使彈性媒質具有振動動能;又因為振動造成了各質點之間的距離發生改變,媒質發生形變,從而使之具有形變勢能。
振動動能與形變勢能之和稱此媒質中彈性波的能量。
波的能量 = 振動動能 + 形變勢能。

平均能流

波的能量來自波源,能量流動的方向就是波傳播的方向。能量傳播的速度就是波速,為了描述波的能量傳播,常引入能流密度的概念。單位時間內通過介質中某一單位面積的能量,叫做通過該面積的平均能流。
在單位時間內通過垂直於波傳播方向的單位面積上的平均能量,稱為能流密度。
能流密度越大,單位時間內通過垂直於波傳播方向的單位面積的能量越多,波就越強,所以能流密度是波的強弱的一種量度,因而也稱為波的強度。例如聲音的強弱決定於聲波的能流密度(聲強)的大小;光的強弱決定於光波的能流密度(稱為光強度)的大小。
由於波的強度與振幅有關,因此當平面簡諧波在介質中傳播時,若介質是均勻的,且不吸收波的能量,則其振幅將保持不變。但是,對球面波來說,情況就不同。
從給定聲源發出的聲波在介質中傳播,它的聲強與振幅的平方成正比。因此聲波的聲強越大,聲振幅也就越大,聲音便越響。因此聲強是描述聲音強弱的一個物理量。聲頻率為時,聲強約為的聲音,才可聽到。這個引起人耳聽覺的聲強的最低限度叫做可聞閾,由於聲強的變化範圍過大,直接用聲強表示,反而不方便,而是採用聲強與可聞閾之比值來表示。又因人耳對弱的聲波,聽覺較為靈敏,對強的聲波則不甚靈敏,經驗表明,人耳所感覺到的響度並非正比於聲強,而大約正比於聲強的對數。因此,對聲強為I的聲波,採用比值的常用對數表征這聲波的強度,叫做聲強級。

特徵

(1) 動能和勢能在任何時刻位相相同
(2) 動能和勢能在任何時刻量值相同
(3)總機械能不守恆
波的能量與振動能量的區別:
波的能量:動能、勢能隨時間同步變化,相互不轉換,以相同的速度向前傳播 。
振動能量:動能、勢能不同步,相互轉換,機械能守恆,不傳播能量。

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