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波長|波長公式|波長與頻率關系

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波長

什么是波長?波長是指波在一個振動周期內傳播的距離,也就是沿著波的傳播方向,相鄰兩個振動位相相差2π的點之間的距離。

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中以不同速度傳播,所以波長也不同。

在機械波為橫波的圖像中,兩個相鄰的波峰(或波谷)x軸上的距離為波長的大小。具體如圖所示。

波動圖像找波長

波長公式

高中物理題目涉及到的波長公式有三個,分別如下:

(1)λ=uT

公式中,u為波速,T為振動周期,λ為波長。

(2)λ=u/f

公式中,u為波速,f為振動頻率,λ為波長。

(3)Lλ=d△x

這是利用雙縫干涉實驗來測量光波波長的波長公式。公式中,L為雙縫到光屏的距離,λ為波長,d為雙縫距離,△x為相鄰的兩個干涉明紋間的距離。

這是高中物理教材選修3-4光的本性中的內容。

此外,還經常通過讀圖來確定波長的大小。通過讀圖確定波長大小的方法:

兩個相鄰的波峰(或波谷)在x軸上的距離,即為波長λ的大小。具體見下方光的波長測量的解釋。

光的波長測量

利用托馬斯楊雙縫干涉實驗,可以測量單色光的波長,其方程為:

Lλ=d△x

公式中,L為雙縫到光屏的距離,λ為波長,d為雙縫距離,△x為相鄰的兩個干涉明紋間的距離。

平行度較好的單色光(激光),通過雙縫(雙縫間距離為d)后,會在距離雙縫L的屏上呈現出明顯的等間距的干涉條紋。具體如圖所示(某紅光的干涉條紋)。

波粒二象性之紅光干涉條紋

利用托馬斯楊雙縫干涉實驗測量波長的實驗原理圖如下圖所示。

如果圖中P點,為第一條亮紋中心,則OP的距離,即為△x;如果P為第n條亮紋中心,則OP的距離為n△x;

測量出OP的距離,并將△x計算的結果帶入方程(Lλ=d△x),即可計算出該波波長的大小。該部分不好理解,建議同學們看王尚老師的物理自診斷的視頻講解。

光的波長測量

波長與頻率關系

在波速固定的前提下(比如光速),波長與頻率關系滿足反比例關系。

波長與頻率關系公式為:λ=u/f

公式中,u為波速,f為振動頻率,λ為波長。

光波的波長

光也是一種橫波,嚴格來說是電磁波。光波的波長也滿足上述波的性質與計算公式。

光波的波長與頻率關系公式為:c=u/f

公式中,c為光速,f為光的頻率,λ為波長大小。由于光速是固定數值(3×108m/s)

可見光的波長與顏色

根據波長由小到大的順序,整個電磁波波譜的波長統計如下圖所示。

波長與顏色

可見光的波長與顏色的關系為:紅橙黃綠青藍紫,波長依次減小(頻率逐步增大)。

紅光與紫光的波長

紅光與紫光的波長關系為:紅光波長大,紫光波長小。

紅外線和紫外線的波長

紅外線和紫外線的波長關系為:紅外線的波長大(比紅光波長還大),紫外線的波長小(比紫光波長還小)。

波長與能量的關系

這里說的波長與能量的關系,指的是光的波長與光子能量的關系。簡而言之,波長越大,光子的能量越小。

這是因為光子的能量計算式為ε=hf,即光子能量與光的頻率(常用f或v表示)成正比例關系。

由于紅光的波長大,紫光的波長小,所以紅光的光子能量小,紫光的光子的能量大。理由見上述文章王尚幫助大家整理的波長與頻率的關系。

特別注意的是,這里說的是光子的能量,是一個光子的能量,并不是一束光的能量大小比較。

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