波长

物理学名词

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u和周期 T 的乘积,即 λ =u T 。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。

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 栗色 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,不能传播机械波就是这个原因。

波长的特点

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 的点的距离,通常是相邻的波峰、波谷或对应的过零点。在纵波中,波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。波长在物理中常表示为λ,国际单位是米(m)。

与频率关系

频率 就是某一固定时间内,通过某一指定地方的波数目,即 。因而由前面波长的表达式,可以得到波长和频率的关系式为:

式中的传播速度 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 ,则可计算得这套节目的 无线电 波长为:

主要关系式

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 。

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。