波、波长以及频率的关系
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波的定义
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波长
波长(wavelength)是指波在一个振动周期内传播的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。波长λ等于波速v和周期T的乘积,即λ=vT。同一频率的波在不同介质中以不同速度传播,所以波长也不同。
横波与纵波的波长
波长指沿着波的传播方向,在波的图形中两个相对平衡位置之间的位移。横波与纵波的波长所代表的意义是不同的。在横波中,波长是指相邻两个相位相差
波长与频率的关系
式中的传播速度v的单位为m/s(米/秒),频率 的单位为赫兹(Hz,简称赫),波长 的单位为米。例如,中央人民广播电台第一套节目所用的一个广播频率为639kHz(千赫),电磁波在空气中的传播速度为光速3×108m/s,则可计算得这套节目的无线电波波长为[2] :
波长对波性质的度量
波长(或可换算成频率)是波的一个重要特征指标,是波的性质的量度。例如:声波可以从它的频率来量度,人耳可听的声波从20Hz到20kHz,相应的波长从17m到17mm不等;人眼的可见光从深红色的760nm波长,到紫色的390nm波长。
右图为电磁波各类波长:
在讨论弹性波的传播时,会假设媒质是连续的,因为当波长远大于媒质分子之间的距离时,媒质中一波长的距离内,有无数个分子在陆续振动,宏观上看来,媒质就像是连续的; 但如果波源的频率极高,波长极小,当波长小到等于或小于分子间距离的数量级时,相距约为一波长的两个分子之间,不再存在其他分子,不能再认为媒质是连续的,也不能传播弹性波了。高度真空中分子间的距离极大,不能传播声波就是这个原因。
电磁波中的关系式
电磁波长与能量之间的关系式是
式中E代表能量,h为普朗克常数;c是光在真空中的光速,近似为2.998x108m/s。
电磁波长与频率的关系式是
式中c为光速, 是波长, 是电磁波的频率。
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