波長對波性質的度量
波長(或可換算成頻率)是波的一個重要特徵指標,是波的性質的量度。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,相應的波長從17m到17mm不等;人眼的可見光從深紅色的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,會假設媒質是連續的,因為當波長遠大於媒質分子之間的距離時,媒質中一波長的距離內,有無數個分子在陸續振動,巨觀上看來,媒質就像是連續的; 但如果波源的頻率極高,波長極小,當波長小到等於或小於分子間距離的數量級時,相距約為一波長的兩個分子之間,不再存在其他分子,不能再認為媒質是連續的,也不能傳播彈性波了。高度真空中分子間的距離極大,不能傳播聲波就是這個原因。
橫波與縱波的波長
波長指沿著波的傳播方向,在波的圖形中兩個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,波長是指相鄰兩個相位相差 的點的距離,通常是相鄰的波鋒、波谷或對應的過零點。在縱波中,波長是指相鄰兩個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)。
波長與頻率的關係
頻率 就是某一固定時間內,通過某一指定地方的波數目,即 。因而由前面波長 的表達式,可以得到波長和頻率的關係式為:
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,中央人民廣播電台第一套節目所用的一個廣播頻率為639kHz(千赫),電磁波在空氣中的傳播速度為光速3×10m/s,則可計算得這套節目的無線電波波長為:
電磁波中的關係式
電磁波長與能量之間的關係式是
式中 代表能量, 為普朗克常數; 是光在真空中的光速,近似為2.998x10m/s。
電磁波長 與頻率 的關係式是
式中c為光速, 是波長, 是電磁波的頻率。