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波干涉的能量问题:两列在同一方向传播的波干涉之后,加强点波强变大,减弱点波强变小.那么在相同时间段内,加强点和减弱点传播

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/12 09:56:56
波干涉的能量问题:
两列在同一方向传播的波干涉之后,加强点波强变大,减弱点波强变小.那么在相同时间段内,加强点和减弱点传播的能量怎样实现守恒.
波是可以互相叠加的一个动态的现象,不能用静态的思想去理解动态的波,而且单一波所带有的能量不会因为叠加而改变,我们看见波峰跟波谷重叠后在重叠点上就没有波动了,而实际上这一点上仍然有大于0的能量在传播.波的强度取决于他的振幅,但是振幅有正有负,振幅为负的时候不代表那段波带有负的能量.所以在比较能量的时候要把振幅平方来消掉正负号之后再进行比较.所以我们考虑能量的时候先要把振幅开平方,然后会发现开过平方后两个波的能量是叠加的,说明在我们看不见波动的那一点所带有的能量其实比周围没有波重叠的地方要多.
再问: 何为振幅开平方?波强不是单位时间内通过单位面积的平均能量吗?既然波强不同,那么同一段时间内通过两点的能量也应该不同啊,望不吝赐教
再答: 先引用点儿东西,【】内的内容参见http://zhidao.baidu.com/question/102507970.html 【一个周期内平均在单位时间内通过垂直于波的传抪方向的单位面积的机械波的能量叫波的平均能流密度,亦称为波的强度,用I表示 I=(1/2)pW^2*A^2*u p.....介质密度 W=2丌/T.....角频率 A.......振幅 u.......波速】 你说的是这个公式吧,我不是学机械工程的没见过这个公式,不过这个公式说的是能量的通量吧(功率),这个公式在算I的时候已经把能量看成是波每周期的一种已知的特性了,用这个公式算工程问题还行,但这个公式看不出波峰波谷是否携带能量。如果想研究波的物理性质的话要看波的方程,就是sin那个。 我前面说的那个开平方消掉正负号的那个是我自己用的一个比较偷懒的比较能量大小的方法:先假设每个波的能量都是大于0的(这个一定正确),所以得出他们的平方一定是大于0的,所以当一个波峰遇到一个波谷,如果按照正常加减的话波峰博古就抵消了也就看不出是否还带能量,但开了平方以后就看出来他们的能量是叠加的了(叠加能量的具体数值不能用这个方法算,这个只是一个数学推论的方法,因为sin有正有负很麻烦所以开平方)。所以这么一看就知道了在波峰波谷叠加的地方能量不为0,因为在那一瞬间叠加的“能量波”有“振幅”。 所以如果只研究波峰波谷叠加的时候能量是否变没了用上面这个数学方法就可以验证了。而实际上机械波的能量并不是储存在波的每一点上然后把每点含的能量相加得到总能量,机械波是把震动的能量转化为分子间的势能(就是分子间的距离加大)来储存和传递能量的,所以只靠研究波上的某一点看不出能量。
再问: 还烦请你把你说的那个带sin的公式写一下。嗯,你只这样说,我不是很明白,波的方程不是cos吗。还有,就是干涉导致能量分布改变,即波强改变,一些点波强变大,一些点波强变小。而波传播能量,那不意味着波强大的地方在一段时间内传播的能量大于波强小的点吗
再答: A*sin(Bx+c)+D 这里的A就是振幅,他的值是固定的。我前面说的“振幅“都是瞬间一点上的高低,虽然不是很科学。。能量在单一波里的分布我到倒是不大了解,不过有一点是肯定的:同一个波的波峰跟波谷在同样大小的范围内(就是说Δx都取同一个值)所含的能量是相等的,没有正负之分。能量因为是没有固定形态固定大小的东西,所以比较难解释他是什么。但假设每Δx的波有能量5J,那么两个相同的波就有能量10J。波所含的能量不是看一个点的位置高低就能看出来的,他是储存在波的形式里面。