《平均能流密度声强与声压.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《平均能流密度声强与声压.ppt（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、10.4 平均能流密度声强与声压,10.4.1 介质中的能量分布,10.4.2 平均能流密度,10.4.3 声强与声强级,10.4.4 声压声强和声压的关系,10.4.5 声波的衰减超声波的优势,10.4.6 波的反射和透射半波损失,10.4 平均能流密度声强与声压,10.4.1 介质中的能量分布,1.波的能量,每个体元振动所具有的动能,之和,2.能量密度,每个体元形变所具有的势能,波场中单位体积的能量,体元振动的动能：,3.细棒中机械横波能量密度,体元质量 dm=dV,体元形变势能：,弹性力关系,切变模量,若细棒中传播的是简谐波,又,体元总机械能：,(2)E 最大值出现在形变最大处,(1)E
2、k=Ep 随时间周期性变化，周期为波动周期的一半.即 T=,4.讨论,(3)波动的能量与振动能量是有区别的.,平均能量密度,能量密度,普适结论,平均能流密度 单位时间通过垂直于波的传播方向上单位面积的平均能量.,1.平均能流密度,简称能流密度，或波强(坡印廷矢量).,平均能流密度是矢量,方向沿波的传播方向.,10.4.2 平均能流密度,2.波的功率P（平均能流）,功率单位时间通过截面 S 的平均能量,S为任意曲面时,波源功率,S与I垂直,P=IS,S与I不垂直,I与S法向成角,P=IS cos,证明平面波,在垂直于I方向取两平面 S1=S2,所以,平面波振幅相等：,求证在均匀不吸收能量的媒质中
3、传播的平面波在行进方向上振幅不变.,得证.,对球面波：P1=P2 即 I1 S1=I2 S2,球面波,即振幅与离波源的距离成反比。,球面简谐波的波函数：,声波 能引起听觉的机械波,声波：,次声波：,超声波：,人的听觉与频率和声强有关.,最低声强（闻阈）I0=10-12W/m2(约1000Hz),最高声强（痛阈）I 10W/m2(约1000Hz),声强声波的波强,10.4.3 声强与声强级,声强级,人耳所感受到的声音的响度.,声波传播的速度几乎与频率无关，而速度与介质的密度有关，所以声波传播的速度对于温度和压强的变化很敏感.,定义声强级,I0为人耳听得到的最小声强（标准声强）.,（红线为等响度线
4、）,10.4.4 声压声强和声压的关系,波不仅传递能量还传递动量.伴随波的传播，还存在压强的传播.,声压,p是有声波传播的空间某一点在某一瞬时的压强,p0是没有声波时的压强,设简谐波方程,体元速度,声压波方程可表示为,声压幅,若波沿负x方向传播,波阻,或,波在介质中传播时，波强逐渐减弱,10.4.5 声波的衰减超声波的优势,声强级,I入射初始声强，Id深入介质d 距离处的声强,衰减系数.,1MHz频率超声波经过几种介质的衰减系数,10.4.6 波的反射和透射半波损失,反射系数,透射系数,Z大波密介质,Z小波疏介质.,入射波在反射时发生反向的现象称为半波损失.,脉冲波在界面处的反射和透射,例题1 如图,沿 x 轴传播的平面简谐波方程为,隔开两种介质的反射界面，A与坐标原点O相距2.25 m.设反射端两侧波阻相差悬殊且可视为固定端.求反射波方程.,(SI),反射波在O点比在A点落后,解因两侧波阻相差悬殊,可认为反射波入射波振幅相同.,入射波在 A 点比 O 点落后,固定端反射，有半波损失，因此，反射波在坐标原点的相位比入射波在该点的相位落后,反射波方程,=200m/s,=100Hz,而已知入射波在坐标原点的初相位为零，故,(SI),
