Chcę wiedzieć wszystko

Długość fali

Pin
Send
Share
Send


Długość fali fali sinusoidalnej.

W fizyce długość fali jest odległością między powtarzającymi się jednostkami fali propagacyjnej o danej częstotliwości. Zazwyczaj jest oznaczony literą grecką lambda (λ). Przykładami zjawisk falowych są światło, fale wodne i fale dźwiękowe.

Właściwości fali różnią się w zależności od rodzaju fali. Na przykład w fali dźwiękowej ciśnienie powietrza oscyluje, ale w przypadku światła i innych form promieniowania elektromagnetycznego występuje zmienna siła pól elektrycznych i magnetycznych.

Długość fali (i częstotliwość) światła widzialnego zmienia się w zależności od koloru światła. Na przykład długość fali ciemnoczerwonej wynosi około 700 nanometrów (nm), a fioletowej - około 400 nm.1 Długości fal dźwiękowych słyszalnych dla ludzkiego ucha (20 Hz-20 kHz) wynoszą od około 17 metrów (m) do 17 milimetrów (mm). Zatem długości fal słyszalnych fal dźwiękowych są znacznie dłuższe niż światła widzialnego.

Związek z częstotliwością

Długość fali fali (lub zjawisko podobne do fali) jest związana z częstotliwością według wzoru: długość fali = prędkość / częstotliwość fali. Zatem długość fali fali jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości fali. Fale o wyższych częstotliwościach mają krótsze długości fali; te o niższych częstotliwościach mają dłuższe fale, zakładając, że prędkość fali jest taka sama.

W symbolach równanie długości fali można zapisać jako:

gdzie λ reprezentuje długość fali, przeciwko jest prędkością propagacji fali, oraz fa to jego częstotliwość.

W przypadku promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak światło, w próżni, prędkość fali jest prędkością światła, 299 792 458 metrów na sekundę (m / s) lub około 3 × 108 m / s. W przypadku fal dźwiękowych w powietrzu jest to prędkość dźwięku, 345 m / s (1238 km / h) w powietrzu w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym. Zwykle stosuje się jednostki SI, w których długość fali jest wyrażona w metrach, częstotliwość w hercach (Hz), a prędkość propagacji wm / s.

Na przykład długość fali dla fali elektromagnetycznej (radiowej) 100 MHz wynosi około: λ = 3×108 m / s podzielone przez 100 × 106 Hz = 3 metry. Inżynierowie elektroniczni często stosują formułę skrótu: długość fali λ w metrach = 300 megametrów (Mm) / s podzielone przez częstotliwość w MHz, aby uniknąć liczenia (wielu) cyfr zerowych w notacjach dziesiętnych lub naukowych.

Należy zauważyć, że dla wielu zjawisk falowych długość fali nie jest odległością, jaką cząstki podróżują w danym okresie. Na przykład w akustyce i falach wodnych przemieszczenia cząstek w danym okresie stanowią jedynie niewielki ułamek długości fali, z wyjątkiem ekstremalnych warunków, takich jak fale łamiące i fale uderzeniowe.

Należy również zauważyć, że częstotliwość i długość fali mogą zmieniać się niezależnie, ale tylko wtedy, gdy zmienia się prędkość fali. Na przykład, gdy światło wchodzi do innego ośrodka, jego prędkość i długość fali zmieniają się, podczas gdy jego częstotliwość nie.

W mediach innych niż próżniowe

Prędkość światła w większości mediów jest niższa niż w próżni, co oznacza, że ​​ta sama częstotliwość będzie odpowiadać krótszej długości fali w ośrodku niż w próżni. Długość fali w ośrodku wynosi

gdzie n jest współczynnikiem załamania światła ośrodka. Długości fal promieniowania elektromagnetycznego są zwykle podawane w kategoriach długości fali próżni, chyba że jest to określone jako „długość fali w ośrodku”. W akustyce, gdzie medium jest niezbędne do istnienia fal, termin długość fali jest zawsze długością fali w ośrodku. Następnie współczynnik załamania światła zależy od średnich właściwości ośrodka, na przykład średniego ciśnienia lub zmian w składzie materiału.

Długość fali De Broglie cząstek

Louis de Broglie postulował, że wszystkie cząstki z pędem mają długość fali

gdzie h jest stałą Plancka, i p jest pędem cząstki. Hipoteza ta była podstawą mechaniki kwantowej. Obecnie ta długość fali nazywa się długością fali de Broglie. Na przykład elektrony na wyświetlaczu CRT mają długość fali De Broglie około 10-13 m.

Zobacz też

  • Amplituda
  • Widmo elektromagnetyczne
  • Częstotliwość
  • Lekki
  • Dźwięk
  • Fala

Notatki

  1. ↑ Pod względem częstotliwości zakres wynosi 430–750 teraherców (THz).

Referencje

  • Francuski, A.P. 1971. Wibracje i fale. M.I.T. Serie wprowadzające z fizyki. Nowy Jork: Norton. ISBN 0393099245
  • Pain, H.J. 2005. Fizyka wibracji i fal. Chichester: John Wiley. ISBN 978-0470012963
  • Reitz, John R., Frederick J. Milford i Robert W. Christy. 1992. Podstawy teorii elektromagnetycznej. Reading, MA: Addison-Wesley Pub. Co. ISBN 0201526247
  • Serway, Raymond A. i John W. Jewett. 2004. Fizyka dla naukowców i inżynierów, 6th ed. Belmont, Kalifornia: Brooks / Cole. ISBN 0534408427
  • Tipler, Paul Allen i Gene Mosca. 2004. Fizyka dla naukowców i inżynierów, 5th ed. Nowy Jork: W.H. Obywatel. ISBN 0716743892
  • Wilson, Jerry D. i Anthony J. Buffa. 2003. College Physics. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0130676446

Linki zewnętrzne

Wszystkie linki pobrano 10 sierpnia 2013 r.

  • Fale akustyczne lub fale dźwiękowe w powietrzu (długość fali - konwersja częstotliwości).
  • Witamy w Sounds Amazing (materiał dydaktyczny).
  • Widmo widzialne w sRGB

Pin
Send
Share
Send