Valovna dolžina

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi v iskanje
Graf vala funkcije (na primer fizične količine) y, ki se širi vzdolž osi Ox , narisan v določenem času ( t = const). Valovno dolžino λ je mogoče izmeriti kot razdaljo med parom sosednjih maksimumov y ( x ) ali minimumov ali kot dvakratno razdaljo med sosednjima točkama, pri kateri je y = 0

Valovna dolžina je razdalja med dvema točkama, ki sta si najbližje v vesolju, na kateri se v isti fazi pojavljajo nihanja [1] [2] .

Valovna dolžina (v daljnovodu ) - razdalja v daljnovodu, pri kateri se faza elektromagnetnega vala vzdolž smeri širjenja spremeni za 2π [3] .

Določimo lahko tudi valovno dolžino:

  • kot razdalja, merjena v smeri širjenja valov med dvema točkama v prostoru, na katerih se faza nihajnega procesa razlikuje za ;
  • kot pot, ki jo valovna fronta prevozi v časovnem intervalu, ki je enak obdobju nihajnega procesa;
  • kot prostorsko obdobje valovnega procesa.

Predstavljajte si valove, ki izvirajo iz vode iz enakomerno vibrirajočega plovca, in miselno ustavite čas. Nato je valovna dolžina razdalja med dvema sosednjima grebenoma valov, merjena v radialni smeri. Valovna dolžina je ena od glavnih značilnosti vala, skupaj s frekvenco , amplitudo , začetno fazo, smerjo širjenja in polarizacijo . Za označevanje valovne dolžine je običajno uporabljati grško črko , dimenzija valovne dolžine - meter ([m]).

Običajno se valovna dolžina uporablja glede na harmonski ali kvazi harmonični (na primer dušen ali ozkopasovno moduliran ) valovni proces v homogenem, kvazihomogenem ali lokalno homogenem mediju. Formalno pa lahko valovno dolžino določimo po analogiji za valovni proces z inharmonično, vendar periodično prostorsko-časovno odvisnostjo, ki vsebuje niz harmonikov v spektru . Nato bo valovna dolžina sovpadala z valovno dolžino osnovnega (najnižjefrekvenčnega, temeljnega) harmonika spektra.

Valovna dolžina - prostorsko obdobje valovnega procesa

Val je nihalen proces, ki se razvija (širi) v prostoru in času, v zvezi s tem je fizična količina, ki se spreminja v valovnem procesu, funkcija prostorskih koordinat in časa (to je posebna vrsta prostorsko-časovne funkcije). Zlasti valovni proces je lahko periodičen (na primer harmonski ). Po analogiji z obdobjem nihanja [s] (časovni interval, za katerega se ponavlja periodični nihajni proces in katerega dimenzija je sekunda), valovna dolžina [m] lahko obravnavamo kot prostorsko obdobje valovnega procesa . Treba je opozoriti, da je frekvenca krožnega nihanja [radianov / s], ki prikazuje, koliko radianov se bo faza nihanja spremenila v 1 s na fiksni točki (v nizu točk, če je trdno telo), ustreza "prostorski kotni frekvenci" [radianov / m], imenovano valovno število in prikazuje, koliko radianov se faze nihajnega procesa razlikujejo na dveh točkah prostora, ki se nahajajo vzdolž smeri širjenja valov na razdalji 1 m drug od drugega. V tem primeru je očitno, da se faze nihajnega procesa na dveh takih točkah nahajajo na razdalji od [m], se natančno razlikujejo po ...

Frekvenčna komunikacija

Ugotovite razmerje med valovno dolžino in fazno hitrostjo in frekvenco lahko iz definicije. Valovna dolžina ustreza prostorskemu obdobju vala, to je razdalji, ki jo točka s konstantno fazo "preide" v časovnem intervalu, ki je enak obdobju oklevanje, torej

Za elektromagnetne valove v vakuumu hitrost v tej formuli je enaka hitrosti svetlobe (299 792 458 m / s) in valovni dolžini ... Če je vrednost nadomestilo v hercih bo izraženo v metrih .

Radijski valovi so glede na vrednosti valovnih dolžin razdeljeni na območja , na primer 10 ... 100 m - dekametrski (kratki) valovi, 1 ... 10 m - meter, 0,1 ... 1,0 m - decimeter itd. Mehanizmi in pogoji širjenja radijskih valov , stopnja manifestacije, učinek difrakcije , ki odraža lastnosti predmetov, omejevalni obseg radijske komunikacije in radarja so močno odvisni od valovne dolžine. Splošne dimenzije anten so praviloma primerljive ali (vedno veljajo za usmerjene antene) presegajo delovno valovno dolžino radijske elektronske naprave . Magnetna antena srednjevalnega radijskega sprejemnika ima dimenzije, ki so za red manjše od valovne dolžine, hkrati pa ima prostorsko selektivnost.

Valovna dolžina v mediju

V optično gostejšem mediju (plast je označena s temno barvo) se dolžina elektromagnetnega vala zmanjša. Modra črta je porazdelitev trenutne ( t = const) vrednosti jakosti valovnega polja vzdolž smeri širjenja. Sprememba amplitude jakosti polja, ki jo povzroči odboj od vmesnikov in interferenca vpadnih in odsevnih valov, na sliki ni običajno prikazana.

Dolžina elektromagnetnega vala v mediju je krajša kot v vakuumu:

kje Je indeks loma medija;
- relativna dielektrična konstanta medija;
Je relativna magnetna prepustnost medija.

Količine , in je lahko močno odvisna od frekvence (pojav disperzije ). Ker za večino RF -okolij (za dielektrike , za feromagnete z naraščajočo frekvenco ), potem se v inženirski praksi uporablja vrednost , ki se imenuje skrajšalni faktor . Je enako razmerju med valovno dolžino v mediju in valovno dolžino v vakuumu. Na primer za polietilen (uporablja se v radijskem frekvenčnem območju kot izolacijski material z nizkimi izgubami) = 2,56 in faktor skrajšanja = 1 / 1,6 = 0,625.

Nasprotno, dolžina elektromagnetnega vala (prečni magnetni, prečni električni) v valovodih je lahko ne le daljša kot v mediju z enako vrednostjo , ampak tudi bolj kot v vakuumu, saj fazna hitrost elektromagnetnega vala v valovodu presega hitrost elektromagnetnega vala v mediju z istim ...

De Broglie valovi

De Brogliejevi valovi ustrezajo tudi določeni valovni dolžini. Delci z energijo in impulz , ustrezajo:

  • frekvenca:
  • valovna dolžina:
kje Ali je Planck konstanten .

Primeri

Video vadnica: valovna dolžina

Približno z napako približno 0,07%je mogoče dolžino radijskega vala v prostem prostoru izračunati na naslednji način: 300.000 km / s, deljeno s frekvenco v kilohercih, dobimo valovno dolžino v metrih. Drug način je, da si zapomnite kakšen primeren par. na primer frekvenca 100 MHz ustreza valovni dolžini 3 m; nato z oceno, kolikokrat je zahtevana frekvenca višja ali nižja od 100 MHz , lahko določite valovno dolžino. Na primer, 1 MHz je 100 -krat pod 100 MHz, kar pomeni 1 MHz ↔ 3 m × 100 = 300 m

Primeri značilnih frekvenc in valovnih dolžin: frekvenca 50 Hz (frekvenca toka v električnem omrežju) ustreza dolžini radijskega vala 6000 km; frekvenca 100 MHz ( oddajanje FM -pasu ) - 3 m; 900 (1800) MHz ( mobilni telefoni ) - 33,3 (16,7) cm; 2,4 GHz ( Wi -Fi ) - 12,5 cm; 10 GHz (vgrajene radarske postaje sistema za nadzor orožja sodobnih lovskih letal) - 3 cm. Vidna svetloba je elektromagnetno sevanje z valovnimi dolžinami od 380 do 780 nm [4] .

Opombe (uredi)

  1. Nihanja in valovi // Fizika: Učbenik za 11. razred izobraževalnih ustanov / G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev. - 12. izd. - M .: Izobraževanje, 2004.- S. 121.- 336 str. - 50.000 izvodov. -ISBN 5-09-013165-1 .
  2. Opredelitev ni povsem pravilna, saj (1) v isti fazi na valovni fronti nastanejo nihanja, razdalja med točkami na fronti pa je lahko poljubna, vključno z ničlo; (2) da je razdalja med dvema točkama enaka valovni dolžini, nihanje ne sme nastati v isti fazi, ampak s faznim premikom v , točke pa naj bodo nameščene vzdolž širitvene črte
  3. GOST 18238-72. Mikrovalovni daljnovodi. Izrazi in definicije.
  4. GOST 7601-78. Fizična optika. Izrazi, črkovne oznake in definicije osnovnih količin Arhivirano 23. marca 2013 na Wayback Machine

Literatura