Почему частота волны не всегда прямо пропорциональна энергии?

Из физики и химии я узнал, что энергия прямо пропорциональна частоте волны. Е "=" час ф для света. Однако в биологии все наоборот — энергия высока, когда частота низка. (Например, в звуковых волнах). Почему существует это несоответствие и почему нет единственной связи между частотой и энергией?

Какие волны вы имеете в виду в биологии? Звуковые волны львиного рыка? Или клюющие звуки дятлов? Или пение китов под океаном?
Где вы видели, что в звуковых волнах энергия высока, а частота низка ?
Я изучаю физиологию уха и то, как колебания базилярной мембраны распространяются дальше для низкочастотных звуковых волн, чем для более высокочастотных звуковых волн. Мой профессор объяснил, что волны с более низкой частотой распространяются дальше, потому что они обладают более высокой энергией. Он привел пример сабвуфера, сказав, что вы можете «почувствовать» биение сабвуфера, но на самом деле мы не «чувствуем» более высокочастотные звуковые волны, потому что они имеют меньшую энергию. Кажется, это противоречит тому, что я узнал из физики.
Амплитуда и интенсивность так же важны, как и частота, когда речь идет о звуке.
проникновение материалов не эквивалентно энергии. Волны с одинаковыми амплитудами всегда несут больше энергии на более высоких частотах. Сабвуферы часто производят более высокие амплитуды, а низкие звуковые частоты лучше проникают через большие твердые объекты (например, стены, полы, грудную полость и т. д.).
@ Джим, когда вы заявляете, что «лучше проникает», это действительно зависит от импеданса материальной среды и геометрии (структуры) по отношению к частоте волны. Так что не просто волна, а объект, с которым волна взаимодействует.
@docscience ты не получишь от меня аргументов

Ответы (2)

Если не углубляться, уравнение Е "=" час ν поначалу может сбить с толку. Он не связывает энергию волны с ее частотой. ν а скорее энергия одного кванта (одного фотона) к частоте фотона. В этом легко убедиться, просто взглянув на единицы постоянной Планка, час что составляет Джоуль-сек/фотон. Это относится только к электромагнитным волнам, которые в квантовой механике также могут быть интерпретированы в терминах частиц (квантов).

Для других типов волн энергия определяется по-разному в зависимости от того, как энергия распространяется через среду. Плотность энергии в океанских волнах, например, не следует уравнению Планка, а скорее

Е "=" 1 16 р г ЧАС 2
где р - плотность морской воды, г гравитационное ускорение и ЧАС средняя высота волны. Энергия переносится не фотонами, а гравитационными потенциалами, которые перемещаются вверх и вниз (гребни и впадины волн) по мере распространения волны вдоль поверхности моря. Вот почему океанские волны классифицируются как гравитационные (не гравитационные) волны. У звуковых волн есть еще одна физическая модель, описывающая их энергетическое содержание.

Квантование энергии по Е "=" час ν не ограничивается электромагнитными волнами, оно в равной степени применимо и к звуковым волнам, например, в кристаллических твердых телах, кванты которых называются фононами .

В квантовой механике волны частоты ю можно считать составленным из гармонических осцилляторов с этой частотой. А энергия может измениться только кратно ℏ ю . Амплитуды волн, как и в фотонах, не определяют изменение энергии. В классических волнах, таких как звуковые волны или электромагнитные волны, интенсивность волны на данной частоте зависит от квадрата амплитуды волны, которая, в принципе, может принимать любое значение.

Почему частота волны не всегда прямо пропорциональна энергии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v