176 波的能流密度和强度 声波

nullnull波的能流密度 强度 声强级null一、简谐波的能量密度弹性介质中取一线元 dx，其质量 dm=ldx由于波函数：质元振动速度：质元动能：null质元形变：质元的形变势能：质元的势能和动能同步变化null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null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。null例1：一球面波源的功率为 100W，则距波源 10m 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=103 m/s，A=1.010-4m， =103Hz，若介质的密度为 800 kg/m3，求：①该波的平均能流密度； ②1分钟内垂直通过一面积 S = 410 -4 m2 的总能量。解：null 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null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1000Hz 的声波，听觉的上限约为1W/m2 ，下限约10-12 W/m2 。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。null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 I0=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。null 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；null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