大学物理 课件 11.3 波的能量 声强级_第1页
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授课教师XXX第十二章机械波第一节机械波的形成与传播第二节平面简谐波的波函数第三节波的能量声强级第十二章机械波第四节惠更斯原理波的干涉第五节驻波第六节多普勒效应12.3波的能量声强级掌握波动能量的特点。了解波的能量、能流密度的概念。了解声强级的定义。学

习

要

求情境与问题结石是一种常见的病症，对人们的身体健康造成不小的威胁。随着医学科技的日益进步，已经不再局限于使用传统的开刀手术取出结石的方法，更多采用体外冲击波碎石术。那么，这种治疗方法是原理是什么呢？当波在弹性介质中传播时，介质中的质元在平衡位置附近做机械振动，因而具有动能，同时弹性介质也将发生形变，因而还具有弹性势能。所以伴随着振动状态的传播必然有能量的传递。设有一平面简谐波在密度为ρ的弹性介质中沿x轴正向传播，设其波函数为。一、波的能量在介质中传播时，此质元在时刻t的振动速度为它在此时刻的振动动能为

一、波的能量

它在此时刻的势能为总机械能为

介质中任一体积元的总能量随时间作周期性变化，说明其与相邻介质有能量交换，其机械能不守恒。所以波动过程也就是能量传播的过程。二、波的密度

能量密度：单位体积内波的能量。能量密度是随时间周期性变化的，其周期为波动周期的一半。平均能量密度与振幅平方、频率平方和质量密度均成正比。平均能量密度：一个周期内能量密度的平均值

该体积元在一个周期内的平均能量密度保持不变。二、波的密度

平均能流密度：单位时间内垂直通过某一单位截面的平均能量，通常称为能流密度或波的强度，用I表示。

平均能流密度用来表示波的能量的强弱。三、声强声波传入人耳，引起膜振动，刺激听神经而引起听觉的称为可闻声波。频率范围为20Hz-20000Hz。声波：在弹性介质中传播的机械波。声强：声波的强度称为声强，是指单位时间内通过与声音传播方向相垂直的单位面积的声能（能流密度）

能够引起人的听觉的可闻声波声强范围为10-12-1W/m2。三、声强声强I0=10-12

W/m2作为空气中测定声强的基准值对应于I0的声强称为“标准零级”。声强级L：声强级表示声强相对大小的值，为声场中某点声强度I与基准值I0之比值的常用对数。单位为“贝尔”（B），因为“贝尔”的单位太大，分级过粗。通常以“分贝”（dB）为单位，则声强表示为

例12-4一日本妇女喊声创吉尼斯世界纪录，达到115dB。这喊声的声强是多大？后来以中国女孩破了这个纪录，她的喊声达到141dB，这喊声的声强又是多大？解:日本女孩的声强为中国女孩的喊声的声强为

知识拓展次声波应用1.自然灾害预警；2.武器制造；3.医学领域。能源与物理波浪发电海浪具有很大的能量，而且海浪能是清洁、可靠的可再生的能源。海浪发电的原理是将海浪的机械能转换为电能。这一过程通常是通过特殊的浮筒或波浪能转换器来实现，它们能够随着波浪的起伏运动，驱动发

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