Дължина на вълната

От Уикипедия, свободната енциклопедия
Отидете на навигация Отидете на търсене
Графика на вълна от функция (например физическа величина) y, разпространяваща се по оста Ox , нанесена в определено време ( t = const). Дължината на вълната λ може да бъде измерена като разстоянието между двойка съседни максимуми y ( x ) или минимуми или като два пъти разстоянието между съседните точки, при които y = 0

Дължината на вълната е разстоянието между две точки, най -близо една до друга в пространството, при което се появяват трептения в една и съща фаза [1] [2] .

Дължина на вълнатапреносната линия ) - разстоянието в преносната линия, при което фазата на електромагнитната вълна по посоката на разпространение се променя с 2π [3] .

Дължината на вълната също може да бъде определена:

  • като разстоянието, измерено по посока на разпространението на вълната между две точки в пространството, при което фазата на трептящия процес се различава по ;
  • като пътя, който вълновият фронт изминава във времеви интервал, равен на периода на трептящия процес;
  • като пространствен период на вълновия процес.

Представете си вълни, възникващи във вода от равномерно вибриращ поплавък, и мислено спрете времето. Тогава дължината на вълната е разстоянието между два съседни гребена на вълната, измерено в радиална посока. Дължината на вълната е една от основните характеристики на вълната, заедно с честотата , амплитудата , началната фаза, посоката на разпространение и поляризацията . Обичайно е да се използва гръцката буква за обозначаване на дължината на вълната , размер на дължината на вълната - метър ([m]).

Обикновено дължината на вълната се използва по отношение на хармоничен или квазихармоничен (например демпфиран или теснолентов модулиран ) вълнов процес в хомогенна, квазихомогенна или локално хомогенна среда. Официално обаче дължината на вълната може да бъде определена по аналогия за вълнов процес с инхармонична, но периодична пространствено-времева зависимост, съдържаща набор от хармоници в спектъра . Тогава дължината на вълната ще съвпада с дължината на основната (най-ниска честота, фундаментална) хармоника на спектъра.

Дължина на вълната - пространственият период на вълновия процес

Вълната е колебателен процес, който се развива (разпространява) в пространството и времето, в това отношение физическата величина, променяща се във вълновия процес, е функция от пространствените координати и времето (тоест специален тип пространствено-времева функция). По -специално вълновият процес може да бъде периодичен (например хармоничен ). По аналогия с периода на трептене [s] (интервал от време, за който периодичният колебателен процес се повтаря и чийто размер е секунда), дължина на вълната [m] може да се разглежда като пространствен период на вълновия процес . Трябва да се отбележи, че кръговата честота на трептене [радиани / s], показващи колко радиани фазата на трептене ще се промени за 1 s във фиксирана точка (в набор от точки, ако има твърдо тяло), съответства на "пространствена ъглова честота" [радиани / m], наречен вълнов номер и показващ колко радиани фазите на трептящия процес се различават в две точки в пространството, разположени по посоката на разпространение на вълната на разстояние 1 m един от друг. В този случай е очевидно, че фазите на трептящия процес в две такива точки, разположени на разстояние от [m], различават се точно по ...

Честотна комуникация

Получете връзката между дължината на вълната и фазовата скорост и честота може да е от определението. Дължината на вълната съответства на пространствения период на вълната, тоест разстоянието, което точка с постоянна фаза "преминава" за интервал от време, равен на периода колебание, следователно

За електромагнитни вълни във вакуум, скоростта в тази формула е равна на скоростта на светлината (299 792 458 m / s) и дължината на вълната ... Ако стойността заместител в херц, тогава ще бъде изразено в метри .

Радиовълните са разделени на диапазони според стойностите на дължината на вълната, например 10 ... 100 m - декаметров (къси) вълни, 1 ... 10 m - метър, 0,1 ... 1,0 m - дециметър и др. Механизми и условия на разпространението на радиовълни , степен на проявление ефектът на дифракция , отразяващ свойствата на обектите, ограничаващият обхват на радиокомуникация и радар са силно зависими от дължината на вълната. Като правило, общите размери на антените са сравними или (винаги е вярно за насочени антени) надвишават работната дължина на вълната на радиоелектронното устройство . Магнитната антена на средновълнов радиоприемник има размери, които са с порядъци по-малки от дължината на вълната и в същото време има пространствена селективност.

Дължина на вълната в средата

В оптически по -плътна среда (слоят е подчертан в тъмен цвят) дължината на електромагнитната вълна се намалява. Синята линия е разпределението на моментната ( t = const) стойност на силата на вълновото поле по посоката на разпространение. Промяната в амплитудата на силата на полето, причинена от отражението от интерфейсите и интерференцията на падащите и отразените вълни, не е показана на фигурата условно.

Дължината на електромагнитна вълна в среда е по -къса, отколкото във вакуум:

където Индексът на пречупване на средата;
- относителна диелектрична константа на средата;
Е относителната магнитна пропускливост на средата.

Количествата , и може значително да зависи от честотата (явление на дисперсия ). Тъй като за повечето RF среди (за диелектрици , за феромагнетици с нарастваща честота ), тогава в инженерната практика се използва стойността , който се нарича съкращаващ фактор . То е равно на съотношението на дължината на вълната в средата към дължината на вълната във вакуум. Например, за полиетилен (използван в радиочестотния диапазон като изолационен материал с ниски загуби) = 2,56 и коефициента на съкращаване = 1 / 1,6 = 0,625.

Напротив, дължината на електромагнитна вълна (напречна магнитна, напречна електрическа) във вълноводи може да бъде не само по -голяма, отколкото в среда със същата стойност , но и повече, отколкото във вакуум, тъй като фазовата скорост на електромагнитна вълна във вълновод надвишава скоростта на електромагнитна вълна в среда със същото ...

Де Бройл маха

Вълните на Де Бройл също съответстват на определена дължина на вълната. Частици с енергия и импулс , съответства:

  • честота:
  • дължина на вълната:
където Планк е постоянен .

Примери за

Видео урок: дължина на вълната

Приблизително, с грешка от около 0,07%, дължината на радиовълна в свободното пространство може да бъде изчислена, както следва: 300 000 km / s, разделено на честотата в килохерци, получаваме дължината на вълната в метри. Друг начин е да запомните някоя удобна двойка. например, честота от 100 MHz съответства на дължина на вълната от 3 m; след това, като прецените колко пъти необходимата честота е по -висока или по -ниска от 100 MHz , можете да определите дължината на вълната. Например 1 MHz е 100 пъти под 100 MHz, което означава 1 MHz ↔ 3 m × 100 = 300 m

Примери за характерни честоти и дължини на вълните: честота от 50 Hz (честота на тока в електрическата мрежа) съответства на дължина на радиовълна от 6000 km; честота 100 MHz ( излъчване FM -обхват ) - 3 m; 900 (1800) MHz ( мобилни телефони ) - 33,3 (16,7) cm; 2,4 GHz ( Wi -Fi ) - 12,5 см; 10 GHz (бордови радарни станции на системата за управление на оръжията на съвременнитеизтребители ) - 3 см. Видимата светлина е електромагнитно излъчване с дължини на вълните от 380 до 780 nm [4] .

Бележки (редактиране)

  1. Трептения и вълни // Физика: Учебник за 11 клас учебни заведения / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. - 12 -то изд. - М .: Образование, 2004.- С. 121.- 336 с. - 50 000 копия. -ISBN 5-09-013165-1 .
  2. Определението не е напълно правилно, тъй като (1) в същата фаза се появяват трептения на фронта на вълната, а разстоянието между точките отпред може да бъде произволно, включително нула; (2) за да бъде разстоянието между две точки равно на дължината на вълната, трептенето не трябва да се случва в една и съща фаза, а с фазово изместване в , а точките трябва да са разположени по линията на разпространение
  3. ГОСТ 18238-72. Микровълнови преносни линии. Термини и определения.
  4. ГОСТ 7601-78. Физическа оптика. Термини, буквени обозначения и дефиниции на основни количества Архивиран на 23 март 2013 г. в Wayback Machine

Литература