大學物理 課件 11.3 波的能量 聲強級_第1頁
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授課教師XXX第十二章機械波第一節機械波的形成與傳播第二節平面簡諧波的波函數第三節波的能量聲強級第十二章機械波第四節惠更斯原理波的干涉第五節駐波第六節多普勒效應12.3波的能量聲強級掌握波動能量的特點。了解波的能量、能流密度的概念。了解聲強級的定義。學

習

要

求情境與問題結石是一種常見的病癥，對人們的身體健康造成不小的威脅。隨著醫學科技的日益進步，已經不再局限于使用傳統的開刀手術取出結石的方法，更多采用體外沖擊波碎石術。那么，這種治療方法是原理是什么呢？當波在彈性介質中傳播時，介質中的質元在平衡位置附近做機械振動，因而具有動能，同時彈性介質也將發生形變，因而還具有彈性勢能。所以伴隨著振動狀態的傳播必然有能量的傳遞。設有一平面簡諧波在密度為ρ的彈性介質中沿x軸正向傳播，設其波函數為。一、波的能量在介質中傳播時，此質元在時刻t的振動速度為它在此時刻的振動動能為

一、波的能量

它在此時刻的勢能為總機械能為

介質中任一體積元的總能量隨時間作周期性變化，說明其與相鄰介質有能量交換，其機械能不守恒。所以波動過程也就是能量傳播的過程。二、波的密度

能量密度：單位體積內波的能量。能量密度是隨時間周期性變化的，其周期為波動周期的一半。平均能量密度與振幅平方、頻率平方和質量密度均成正比。平均能量密度：一個周期內能量密度的平均值

該體積元在一個周期內的平均能量密度保持不變。二、波的密度

平均能流密度：單位時間內垂直通過某一單位截面的平均能量，通常稱為能流密度或波的強度，用I表示。

平均能流密度用來表示波的能量的強弱。三、聲強聲波傳入人耳，引起膜振動，刺激聽神經而引起聽覺的稱為可聞聲波。頻率范圍為20Hz-20000Hz。聲波：在彈性介質中傳播的機械波。聲強：聲波的強度稱為聲強，是指單位時間內通過與聲音傳播方向相垂直的單位面積的聲能（能流密度）

能夠引起人的聽覺的可聞聲波聲強范圍為10-12-1W/m2。三、聲強聲強I0=10-12

W/m2作為空氣中測定聲強的基準值對應于I0的聲強稱為“標準零級”。聲強級L：聲強級表示聲強相對大小的值，為聲場中某點聲強度I與基準值I0之比值的常用對數。單位為“貝爾”（B），因為“貝爾”的單位太大，分級過粗。通常以“分貝”（dB）為單位，則聲強表示為

例12-4一日本婦女喊聲創吉尼斯世界紀錄，達到115dB。這喊聲的聲強是多大？后來以中國女孩破了這個紀錄，她的喊聲達到141dB，這喊聲的聲強又是多大？解:日本女孩的聲強為中國女孩的喊聲的聲強為

知識拓展次聲波應用1.自然災害預警；2.武器制造；3.醫學領域。能源與物理波浪發電海浪具有很大的能量，而且海浪能是清潔、可靠的可再生的能源。海浪發電的原理是將海浪的機械能轉換為電能。這一過程通常是通過特殊的浮筒或波浪能轉換器來實現，它們能夠隨著波浪的起伏運動，驅動發

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