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字词 波的能量
类别 中英文字词句释义及详细解析
释义
波的能量

波的能量bo de nengliang

空间因存在波传播而具有的能量。所有的波都携带能量。例如,机械波在弹性介质中传播时,各质元在平衡位置附近振动而具有一定的动能,并且由于介质发生形变同时还具有一定的弹性势能。电磁波在空间传播时,空间存在着变化的电场和磁场,而使空间具有电磁场能量。这些都是波的能量。波的能量是从波源传播而来。在波的传播过程中,对某一部分介质(或空间)不断有能量输入,又不断有能量输出,故波的传播过程既是振动状态的传播过程,又是能量的传播过程。若波在传播过程中无能量损失,则波所传播的能量就是波源所做的功。以平面简谐波为例加以说明。在理想无吸收各向同性均匀介质中传ρVA2ω2sin2ω(t-x/v)。总能E=EK+EP=ρVA2ω2sin2ω(t-x/v)。可见,任一质元在任一时刻动能与势能相等,其动能和势能均随时间作周期变化,位相相同,同时达最大值或最小值,总能是随时间作周期变化,不守恒。对任一质元,它的能量从零增到最大值,这是能量的输入过程;然后又从最大值减小到零,这是能量的输出过程。如此周而复始,波源的能量便不断地传向远方。这与孤立质点振动时动能与势能相互转化总机械能守恒情况是不同的。波动过程中各质元的能量由它的振动状态决定,而振动状态是以波速v在介质中传播的,则能量也是以波速v在介质中传播的。把单位体积中的能量称为能量密度,用ε表示。ε=ρA2ω2sin2ω(t-x/v)。能量密度大小随时间作周期变化,其变化周期为波的周期的一半。能量密度在一个周期内的平均值称为平。可以证明,某一点的能量密度在一个周期内对时间的平均值,与任一时刻在空间的两个波面之间能量密度对空间(坐标x)的平均值是相等的。为表示波的能量以波速沿波线方向“流动”情况,定义单位时间通过单位波面的平均能量称为能流密度,又称能通量密度。它是一个矢量,用I表示。其大小等于平均能量密度与波速的乘积,方向与波速的方向一致,I=εv=1/2ρA2ω2v。由于能流密度决定于波的强弱,因此它又称为波强。在电磁波中I称为玻印亭矢量,在声波中I称为声强度。

☚ 波形曲线   能量密度 ☛
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