《普通物理》课程教学资源（PPT课件）6-3 波的能量 声强级

6-3波的能量声强级一波动能量的传播当机械波在介质中传播时，介质中各质点均在其平衡位置附近振动，因而具有振动动能.同时，介质发生弹性形变，因而具有弹性势能.以一列绳线上的横波为例分析波动能量的传播ymaX

一 波动能量的传播 当机械波在介质中传播时， 介质中各质点均在其 平衡位置附近振动，因而具有振动动能.同时，介质发 生弹性形变，因而具有弹性势能.以一列绳线上的横波 为例分析波动能量的传播. O y dx (a) x  m y dx (b)

ym-取长度为dx的体积元d体积元在平衡位置（a）时，动能、势能和总机械能均最大体积元在位移最大处（b）时，三者均为零波动是能量传递的一种方式。中

取长度为 dx 的体积元  体积元在平衡位置（a）时，动能、势能和总 机械能均最大.  体积元在位移最大处（b）时，三者均为零.  波动是能量传递的一种方式 . O y dx (a) x  m y dx (b)

波的能流和能流密度能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量p=wus平均能流：能流密度（波的强度）I：通u过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流I =P/S=wuSudtpA"u

波的能流和能流密度 ➢ 能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量. ➢ 平均能流： P = wuS I = P S = wu ➢ 能流密度( 波的强度 )I : 通 过垂直于波传播方向的单位 面积的平均能流. udt S u  I A u 2 2 2 1 =  

二声强级超声波和次声波1在弹性介质中传播的机械纵波，一般统称为声波可闻声波1/(W·m-2)20-20000HZ痛觉阀次声波10~2低于20HZ音乐10-4超声波10~6语言高于20000Hz10-8声强：10~10可闻阀10-12声波的能流/Hz20密度100300100030001000020000

在弹性介质中传播的机械纵波，一般统称为声波. 可闻声波 20 -20 000 Hz 次声波 低于20 Hz 超声波 高于20 000 Hz ➢ 声强： 声波的能流 密度. * 二 声强级 超声波和次声波

声强：声波的能流密度I = pA'"u2能够引起人们听觉的声强范围10-12 W .m-2 ~ 1W m-2声强级：人们规定声强 I。=10-12W·m-2（即相当一于频率为1000Hz的声波能引起听觉的最弱的声强）为测定声强的标准。如某声波的声强为I，则比值II的对数，叫做相应于I的声强级L11L, = lgL, = 10 lgdB（分贝）-LoB（贝尔）1

0 lg I I LI = B（贝尔） 声强：声波的能流密度. I A u 2 2 2 1 =   0 10lg I I LI = dB（分贝） 能够引起人们听觉的声强范围： 1 2 2 2 10 W m ~1W m − − −   声强级：人们规定声强 （即相当 于频率为 1000 Hz 的声波能引起听觉的最弱的声强） 为测定声强的标准. 如某声波的声强为I ,则比值I/I0的对 数，叫做相应于I 的声强级 LI . 12 2 0 10 W m − − I = 

几种声音近似的声强、声强级和响度声源响度声强W/m-2声强级/dB1120引起痛觉的声音10-1110震耳摇滚音乐会10-570响交通繁忙的街道10-660正常通常的谈话10-10轻20耳语10-1110极轻树叶的沙沙声10-120引起听觉的最弱声音

声源 声强W/m-2 声强级/dB 响度 引起痛觉的声音 1 120 摇滚音乐会 10-1 110 震耳 交通繁忙的街道 10-5 70 响 通常的谈话 10-6 60 正常 耳语 10-10 20 轻 树叶的沙沙声 10-11 10 极轻 引起听觉的最弱声音 10-12 0 几种声音近似的声强、声强级和响度

超声波在科学研究和生产上的应用在检测中的应用1超声波频率高（可达10'HZ）、能量大、穿透本领大，可用于测量海洋深度，海底地形，探测沉船和鱼群工业探伤：医学上用超声波显示人体内部病变部分图像等声纳探测器：船只上的发射器先向海底发射超声波，然后通过仪器接收和分析反射回来的信息，从而得到整个海床的面貌

➢ 超声波在科学研究和生产上的应用 声纳探测器: 船只上的发射 器先向海底发射超声波，然后 通过仪器接收和分析反射回来 的信息，从而得到整个海床的 面貌. 超声波频率高（可达 ）、能量大、穿透本领 大，可用于测量海洋深度，海底地形，探测沉船和鱼群； 工业探伤;医学上用超声波显示人体内部病变部分图像等. 1 在检测中的应用 10 Hz 9

B超：因为不同身体构造反射是不同的，所以高频率声音（超声波）可用来作医学成像.越短的波长，得到的解像度就越高

B超: 因为不同身体构造反射是不同的，所以 高频率声音 ( 超声波 ）可用来作医学成像. 越短的 波长，得到的解像度就越高

2在加工处理和医学治疗中的应用超声波在液体中会引起空化作用它可用于捣碎建药物制成各种药剂，食品工业上用于制作调味剂筑业上用于制作水泥乳烛液，反射超声多普勒超声波扫描术：：利用多普勒效应，波物体的运动会改变回声的频率，可测量血流速度超声波可以用来弄碎肾石，消毒食物，因为高速的振动会令细菌难以抵抗。超声波亦可以用来清除眼镜或饰物的污垢

2 在加工处理和医学治疗中的应用 超声波在液体中会引起空化作用, 它可用于捣碎 药物制成各种药剂, 食品工业上用于制作调味剂, 建 筑业上用于制作水泥乳烛液. 超声波可以用来弄碎肾石, 消毒食物，因为高速的 振动会令细菌难以抵抗. 超声波亦可以用来清除眼镜或 饰物的污垢. 多普勒超声波扫描术: 利用多普勒效应, 反射超声 波物体的运动会改变回声的频率,可测量血流速度

Y超声电子学利用超声元件代替电子元件制作在107~10°Hz内可的延迟线、振荡器、谐振器、带通滤波器等仪器，广泛用于电视、通信、雷达等方面次声（10-4～20Hz）：在火山爆发、地震、陨石落地、大气流、雷暴、磁暴等自然活动中都会有次声产生，次声是研究地球、大气、海洋运动的有力工具次声波武器：用振汤频率与人体大脑节律或人体内脏器官固有频率相近的次声波，使人神经错乱或破坏内脏导致死亡。这是自前威力最大的声波武器

3 超声电子学 利用超声元件代替电子元件制作在 内 的延迟线、振荡器、谐振器、 带通滤波器等仪器, 可 广泛用于电视、通信、雷达等方面. 10 ~10 Hz 7 9 次声（ ）：在火山爆发、地震、陨 石落地、大气湍流、雷暴、磁暴等自然活动中都会有 次声产生，次声是研究地球、大气、海洋运动的有力 工具. 10 ~ 20Hz −4 次声波武器: 用振荡频率与人体大脑节律或人体 内脏器官固有频率相近的次声波, 使人神经错乱或破坏 内脏导致死亡. 这是目前威力最大的声波武器