波長(wavelength)是指波在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)傳播的距離。也就是沿著波的傳播方向,相鄰兩個(gè)振動(dòng)位相相差2π的點(diǎn)之間的距離。波長λ等于波速u和周期T的乘積,即λ=uT。同一頻率的波在不同介質(zhì)中以不同速度傳播,所以波長也不同。
性質(zhì)的度量
波長(或可換算成頻率)是波的一個(gè)重要特征指標(biāo),是波的性質(zhì)的量度。例如:聲波可以從它的頻率來量度,人耳可聽的聲波從20Hz到20kHz,相應(yīng)的波長從17m到17mm不等;人眼的可見光從栗色的760nm波長,到紫色的390nm波長。
右圖為電磁波各類波長:
在討論彈性波的傳播時(shí),會(huì)假設(shè)媒質(zhì)是連續(xù)的,因?yàn)楫?dāng)波長遠(yuǎn)大于媒質(zhì)分子之間的距離時(shí),媒質(zhì)中一波長的距離內(nèi),有無數(shù)個(gè)分子在陸續(xù)振動(dòng),宏觀上看來,媒質(zhì)就像是連續(xù)的; 但如果波源的頻率極高,波長極小,當(dāng)波長小到等于或小于分子間距離的數(shù)量級時(shí),相距約為一波長的兩個(gè)分子之間,不再存在其他分子,不能再認(rèn)為媒質(zhì)是連續(xù)的,也不能傳播彈性波了。高度真空中分子間的距離極大,不能傳播機(jī)械波就是這個(gè)原因。
波長的特點(diǎn)
波長指沿著波的傳播方向,在波的圖形中兩個(gè)相對平衡位置之間的位移。橫波與縱波的波長所代表的意義是不同的。在橫波中,波長是指相鄰兩個(gè)相位相差的點(diǎn)的距離,通常是相鄰的波峰、波谷或?qū)?yīng)的過零點(diǎn)。在縱波中,波長是指相鄰兩個(gè)密部或疏部之間的距離。波長在物理中常表示為λ,國際單位是米(m)。
與頻率關(guān)系
頻率就是某一固定時(shí)間內(nèi),通過某一指定地方的波數(shù)目,即。因而由前面波長的表達(dá)式,可以得到波長和頻率的關(guān)系式為:
式中的傳播速度的單位為m/s(米/秒),頻率的單位為赫茲(Hz,簡稱赫),波長的單位為米。例如,中央人民廣播電臺(tái)第一套節(jié)目所用的一個(gè)廣播頻率為639kHz(千赫),電磁波在空氣中的傳播速度為光速,則可計(jì)算得這套節(jié)目的無線電波長為:
主要關(guān)系式
電磁波長與能量之間的關(guān)系式是
式中E代表能量,h為普朗克常數(shù);c是光在真空中的光速,近似為。
電磁波長與頻率的關(guān)系式是
式中c為光速, 是波長, 是電磁波的頻率。
參考資料 >