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文檔簡介

波的能量能流密度

波的能量能流密度主要內容:1.波的能量能密度2.能流密度3.波的吸收沿波的傳播方向作的有方向的線.波線(波線)在波傳播過程中,任一時刻媒質中振動相位相同的點聯(lián)結成的面.波面波前在某一時刻,傳播到最前面的波面.波面波線(波面)球面波波面波線xyz柱面波

說明:在各向同性均勻介質中,波線⊥波面.(2)解釋反射、折射、衍射現(xiàn)象;BCA由幾何關系知:DEFu1u2u2△td=u1△t···a折射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象(3)亦適用于電磁波,非均勻和各向異性媒質;(4)不足之處(未涉及振幅,相位等的分布規(guī)律).波的能量和能量密度(以勻質細桿中簡諧縱波為例)oxx+

xx自由狀態(tài)t時刻x截面x+

x截面

x截面S則微元的動能為設縱波沿x

方向傳播,取微元由楊氏模量的定義和胡克定律微元的勢能為

微元的機械能為

討論(1)媒質中任一質元的動能和勢能是同步變化的,即Ek=EpxyOAB動能、勢能同時達到最小動能、勢能同時達到最大速度最大,形變也最大速度最小,形變也最小

動能和勢能變化不同步

機械能守恒(2)質元機械能W

隨t變化,波動過程是能量的傳播過程彈簧諧振子

(3)微元的機械能為◆能量密度◆平均能量密度設質元橫截面為S

,體密度為則單位體積線元中的機械能(能量密度)為說明質元能量密度w變化的角頻率為

。

xyFFS一個周期內的平均能量密度在一個周期中的平均能流為u△t能流密度:通過垂直于波線截面單位面積上的能流.大?。悍较颍翰ǖ膫鞑シ较蚴噶勘硎臼剑耗芰鳎簡挝粫r間內通過某一截面的波動能量.Ss波的強度:一個周期內能流密度大小的平均值.

球面波的振幅

(介質不吸收能量)由令得(A0為離原點(波源)r0距離處波的振幅)球面波的振幅隨r增大而減小.則球面簡諧波的波函數(shù)為O波在吸收介質中傳播時,實驗表明

為介質吸收系數(shù),與介質的性質、溫度及波的頻率有關。IxI0I0OI

應用:(1)增加吸收;(2)減少吸收.O

干涉規(guī)律P

點處的合振動方程為S1S2P點的振幅為PPP點處波的強度為波源的振動方程波在P

點一起的振動方程其中相位差為干涉現(xiàn)象:當兩列(或多列)波疊加時,其合振動的振幅A

和合強度I

將在空間形成一種穩(wěn)定的分布,即某些點上的振動始終加強,某些點上的振動

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