波的能量能流密度精选PPT.ppt

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1、波的能量能流密度第1页，此课件共10页哦一、波的动能、势能和能量一、波的动能、势能和能量 波的传播过程就是振动的传播过程。波到哪里，哪波的传播过程就是振动的传播过程。波到哪里，哪里的介质就要发生振动，因而具有动能；同时由于介质里的介质就要发生振动，因而具有动能；同时由于介质元的变形，因而具有势能，因此波传到哪里，哪里就有元的变形，因而具有势能，因此波传到哪里，哪里就有机械能。这些机械能来自于波源。可见，波的传播过程机械能。这些机械能来自于波源。可见，波的传播过程即是振动的传播过程，又是能量传递过程。在不传递介即是振动的传播过程，又是能量传递过程。在不传递介质的情况下而传递能量是波动的基本性质。

2、质的情况下而传递能量是波动的基本性质。介质的动能与势能之和称为波的能量介质的动能与势能之和称为波的能量。第2页，此课件共10页哦1 1.波动的动能波动的动能波动的动能波动的动能以固体棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播以固体棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播以固体棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播以固体棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播.xOxO 质元的动能质元的动能质元的动能质元的动能波函数波函数波函数波函数第3页，此课件共10页哦2 2.波动的势能波动的势能波动的势能波动的势能 xOxO弹性弹性弹性弹性模量模量模量模量弹性势能弹性势能弹性势能弹性势能第4页，此课件共10页哦4.4.4

3、.4.结论结论结论结论 任一时刻介质元的动能等于势能，且相位相同，与振动系统的动能任一时刻介质元的动能等于势能，且相位相同，与振动系统的动能任一时刻介质元的动能等于势能，且相位相同，与振动系统的动能任一时刻介质元的动能等于势能，且相位相同，与振动系统的动能与势能总有与势能总有与势能总有与势能总有/2/2/2/2相位差不同。相位差不同。相位差不同。相位差不同。振动系统的机械能守恒，而波动过程中，能量不守恒。波动过程振动系统的机械能守恒，而波动过程中，能量不守恒。波动过程振动系统的机械能守恒，而波动过程中，能量不守恒。波动过程振动系统的机械能守恒，而波动过程中，能量不守恒。波动过程中，沿波的传播方

4、向，介质元不断地通过振动由后面的质元获得能中，沿波的传播方向，介质元不断地通过振动由后面的质元获得能中，沿波的传播方向，介质元不断地通过振动由后面的质元获得能中，沿波的传播方向，介质元不断地通过振动由后面的质元获得能量，又不断地把能量传播给前面的质元，波是能量传递的一种形式。量，又不断地把能量传播给前面的质元，波是能量传递的一种形式。量，又不断地把能量传播给前面的质元，波是能量传递的一种形式。量，又不断地把能量传播给前面的质元，波是能量传递的一种形式。在平衡位置时质元具有最大动能和势能，在最大振幅处动能和势能在平衡位置时质元具有最大动能和势能，在最大振幅处动能和势能在平衡位置时质元具有最大动能

5、和势能，在最大振幅处动能和势能在平衡位置时质元具有最大动能和势能，在最大振幅处动能和势能为零。在回到平衡位置时从相邻质元吸收能量，离开时放出能量。为零。在回到平衡位置时从相邻质元吸收能量，离开时放出能量。为零。在回到平衡位置时从相邻质元吸收能量，离开时放出能量。为零。在回到平衡位置时从相邻质元吸收能量，离开时放出能量。3.3.3.3.波动的能量波动的能量波动的能量波动的能量表明：表明：表明：表明：质元的总能量随时间作周期性变质元的总能量随时间作周期性变质元的总能量随时间作周期性变质元的总能量随时间作周期性变 化，时而达到最大值，时而为零化，时而达到最大值，时而为零化，时而达到最大值，时而为零化

6、，时而达到最大值，时而为零意味着：意味着：意味着：意味着：在由波传播的细棒中有能量在传播在由波传播的细棒中有能量在传播在由波传播的细棒中有能量在传播在由波传播的细棒中有能量在传播第5页，此课件共10页哦xyOAB分析分析分析分析第6页，此课件共10页哦上上上上下下下下抖抖抖抖动动动动振速振速振速振速 最小最小最小最小振速振速振速振速 最大最大最大最大形变最小形变最小形变最小形变最小形变最大形变最大形变最大形变最大时刻波形时刻波形时刻波形时刻波形未起振的体积元未起振的体积元未起振的体积元未起振的体积元第7页，此课件共10页哦1.1.1.1.能量密度能量密度能量密度能量密度单位体积介质内的能量单位

7、体积介质内的能量单位体积介质内的能量单位体积介质内的能量能量密度在一个周期内的平均值。能量密度在一个周期内的平均值。能量密度在一个周期内的平均值。能量密度在一个周期内的平均值。2.2.2.2.平均能量密度平均能量密度平均能量密度平均能量密度二、二、能量密度能量密度(该式与坐标无关，说明平面波在一该式与坐标无关，说明平面波在一个周期内介质传递的能量是一样的，个周期内介质传递的能量是一样的，介质中无能量积累。）介质中无能量积累。）第8页，此课件共10页哦取其时间平均值，便有取其时间平均值，便有平均能流平均能流ut能流密度能流密度能流密度能流密度垂直通过截面单位面积上的平均能流垂直通过截面单位面积上的平均能流。在在单位时间内单位时间内垂直通过垂直通过某一截面的某一截面的能量为通过能量为通过该面的该面的能流能流S三、能流和能流密度三、能流和能流密度波强波的功率s第9页，此课件共10页哦 例例 证明球面波的振幅与证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比，并离开其波源的距离成反比，并求球面简谐波的波函数求球面简谐波的波函数.证证 介质无吸收，通过两个介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等球面的平均能流相等.即即式中式中 为离开波源的距离为离开波源的距离，为为 处的振幅处的振幅.第10页，此课件共10页哦