Количественной характеристикой перенесенной энергии является поток энергии

поток энергии-величина, численно равная средней энергии волны, переносимой волной в единицу времени через некоторую поверхность , перпендикулярную направлению распространения волны.

Плотность потока энергии (интенсивность волны), поток энергии через единицу площади поверхности, т.е. средняя энергия, переносимая волной в единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны:

,

Плотность потока, переносимая волной без потерь,

Может быть рассчитана через характеристики волны.

Для этого выделим в среде, в которой распространяется волна, некоторый объём цилиндрической формы, . Будем считать, что вся энергия, сосредоточенная в этом объёме, переносится через поверхность , за время ( – высота цилиндра, u -скорость распространения волны). Тогда

,

Откуда

,

т.е.плотность потока энергии волны равна произведению объёмной плотности энергии на скорость волны.

Формула (2.25) выражена в скалярном виде. Но скорость распространения волны векторная величина, поэтому формула может быть записана в векторном виде

Отсюда следует, что вектор , называемый вектором Умова, совпадает по направлению со скоростью распространения волны.

Эффект Доплера.

Эффектом Доплера называется изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн), вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя.

При относительном движении источника волн и наблюдателя возможны следующие типичные ситуации:

Источник волн неподвижен относительно среды. Он

испускает волны частотой n, скорость которых u. Наблюдатель приближается к источнику со скоростью . При этом он встречает за один и тот же интервал времени больше волн, чем при отсутствии движения. Это значит, что воспринимаемая наблюдателем частота n₁ будет больше частота испускаемых источником волн:

Т.к. , то

.

Наблюдатель неподвижен, а источник движется со скоростью . Т.к. источник движется вслед за волной, то меняться будет длина волны: она будет меньше, чем при неподвижном источнике.

За время одного периода волна пройдет расстояние, равное длине волны, , а источник в это же время переместиться на расстояние, равное . Расстояние между началом волны и источником будет равно длине волны Так как l , то

l₁ =

А частота, воспринимаемая наблюдателем, определится как

.

И наблюдатель, и источник волн движутся навстречу друг другу. Тогда от источника будут исходить волны частотой а движущийся приемник будет воспринимать частоту