Вълнова енергия, интензитет, честота и амплитуда

Физика > Енергия, интензитет, честота и амплитуда

Изучетесвойствата и характеристиките на вълната : честота, интензитет, амплитуда и енергия. Прочетете определенията за ултразвук, възстановяване на силата, уравнения.

Енергията във вълната е пропорционална на квадрата на амплитудата, а интензитетът е мощността на единица площ.

Учебна задача

Опишете връзката между енергия и амплитуда, енергия и интензитет на вълната.

Ключови точки

Енергийните ефекти на вълната се основават на амплитудата и продължителността на вълната. Вълните се концентрират и разпределят.
Вълните не зависят от честотата, но енергията на отделните фотони в един лъч се определя от честотата на този лъч.

Ултразвукът е звук с честота, надвишаваща горната граница на човешкия слух (20 kHz).
Възстановяване на сила - ако системата се е отдалечила от равновесие, тогава възстановяващата сила ще се опита да възстанови баланса. Това е функция на позицията на масата или частицата. Той винаги сочи обратно към балансираното състояние на системата. Пример е действието на пружина. В идеалния случай той влияе на силата пропорционално на размера на деформацията от балансираната дължина. Привличането към по-голямата дължина кара пружината да упражнява сила, която я връща в баланс.
Фотоелектрични ефекти - електроните излизат от материята поради поглъщането на енергия от електромагнитните лъчи.

ултразвукът се използва за дълбока топлинна обработка на мускулни разтежения.
лазерен лъч изгаря злокачествена тъкан.
водните вълни разрушават плажовете.
земетресенията разрушават цели градове.

Количеството енергия се основава на амплитудата. Колкото повечеиндекс на земетресение, толкова повече земята се измества. Силните звуци имат по-високи амплитуди и се създават от вибриращ източник. Големите вълни мият брега повече.

Колкото по-сериозно е изместването x, толкова повече сила ще е необходима (F = -kx), за да го създаде. Работата е свързана със силата по разстоянието, така че енергията е свързана с амплитудата. За да бъдем по-точни, енергията е право пропорционална на квадрата на амплитудата, тъй като:

земетресения

Разрушителният ефект на земетресението е важно доказателство за наличието на вълнова енергия. Скалата на Рихтер е свързана с амплитудата и количеството енергия

Енергийните ефекти се основават на времето и амплитудата. Например, колкото по-дълъг е ултразвукът, толкова повече енергия транспортира. Вълните могат да бъдат концентрирани и разпределени. Например, ако слънчевата светлина е фокусирана, тя може да подпали дърва. Колкото по-далеч се разпространи земетресението от източника, толкова по-малко разрушения. Тези фактори са включени в определението за интензитет (I), като мощност на единица площ:

I = P/A (P е мощността, пренасяна от вълната през област A).

Енергия и честота

От гледна точка на класическата вълнова теория енергията не се основава на честотата на вълната. Но в микроскопичния свят това правило не се спазва. Айнщайн обяснява фотоелектричния ефект по следния начин: фотонът пренася определено количество енергия, пропорционално на честотата на светлината. Броят на фотоните може да се увеличи чрез увеличаване на интензитета на лъча, а енергията на отделните фотони в него се изчислява от честотата на лъча.