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波長是一個物理學的名詞,指在某一固定的頻率里,沿著波的傳播方向、在波的圖形中,離平衡位置的「位移」與「時間」皆相同的兩個質點之間的最短距離。在物理學,波長普遍使用希臘字母λ(lambda)來表示。

1 波長 -定義

波長

波長:沿著波的傳播方向,在波的圖形中相對平衡位置的位移時刻相同的兩個質點之間的距離。 橫波與縱波的波長——在橫波中波長通常是指相鄰兩個波峰或波谷之間的距離。在縱波中波長是指相鄰兩個密部或疏部之間的距離。

波長在物理中表示為:λ,讀作「喃穆達」。右圖是電磁波的波長範圍及名稱。從圖中可以看出,光波是指波長從零點幾毫米到大約零點一微米波長範圍內的電磁波。

2 波長 -波長的掌握

在1920年以前,人們只是掌握了無線電波的長波和中波波段,電磁波的應用也僅限於傳遞電報、靜止圖像和少量的電話。1930年,人們掌握了短波。此後又開拓了超短波、微波和毫米波領域,於是大容量的微波和衛星通信出現了。大致來說,幾乎每隔十年人類就可開發並掌握一個新的波段。   

對於無線通信來說,信息要靠電磁波來傳輸。一般來說,電磁波的頻率越高,可承載的信息量也就越大。而頻率越高,相應的波長就越短。人們致力於電磁波的開發,從長波、中波到短波、超短波、微波,目的就是為了傳送更多的信息。  

波長麥克斯韋

麥克斯韋在預言電磁波的存在時,也作出了「光也是電磁波」的著名論斷。1865年,麥克斯韋在《電磁場的力學理論》中指出:光和電磁波是同一實體的屬性的表現,光是一種按照電磁定律在場內傳播的電磁擾動。自此,麥克斯韋在科學史上第一次揭示了光的本質,即光也是電磁波,是一種波長更短的電磁波!

麥克斯韋在科學上的貢獻是創建了電磁場理論,預言了電磁波的存在,論證了光波就是電磁波!
電磁波的波速 ,頻率和波長的關係:
波速=波長乘頻率
頻率=1/周期

3 波長 -橫波與縱波的波長

在橫波中,波長通常是指相鄰兩個波峰或波谷之間的距離。在縱波中,波長是指相鄰兩個密部或疏部之間的距離。在這兩種波,「波峰是電場或磁場的變化。波的性質亦有其可量度,例如:聲波可以從它的頻率來量度,人耳可聽的聲波從20赫到20千赫;而波長從17米到17毫米不等;可見光從深紅色的700納米波長,到紫色的400納米波長。

4 波長 -與頻率的關係

波長λ與頻率ν(希臘字母"nu")成反比關係。頻率就是某一固定時間內,通過某一指定地方的波數目。以下方程式表達了波長與頻率的關係: v=λf。

當中的vw是波傳送的速度。在電磁波的例子,例如光在真空中的速度,亦即光速,是299,792,458 m/s(準確),一般寫為3*10^8m/s。對於聲波在空氣中傳播的速度,在室溫大約是344 m/s(即1238 km/h)。

波長的單位一般是米及其導出單位;而頻率的單位是赫茲(Hz)及其導出單位。

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