光特性差異的一個例子是,當光穿過棱鏡時,它被分成七種彩虹顏色,如圖所示。
這是由于光的特性發生了變化,即“波長越短,折射率越高”。
光的波長
?波長是“峰之間的距離”或“谷之間的距離”,這會改變光的顏色等屬性。
在上圖中,頂部的波浪波峰較寬,底部的波浪較窄。
我們區分上波具有“較長波長”,下波具有“較短波長”。
光的頻率
波有一個與波長相關的概念,稱為頻率。該值表示一秒內出現了多少個波峰和波谷,或者換句話說,一秒內出現了多少個波。
波在一秒內傳播的距離大約為每秒 300,000 公里,因此?我們可以看到“波長”和“頻率”之間是倒數關系,因為
波速 = 波長 x 頻率。?換句話說,如果知道頻率,就可以求出波長,如果知道波長,就可以求出頻率。
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光按波長分類
現在,讓我們看看如何根據光的波長和特性對光進行分類。
顏色是我們每天所經歷的光特性的差異,具體取決于其波長。
人類能看到的波長范圍約為380納米至780納米,這個范圍稱為“可見光”。
我們知道,波長短的光呈現紫色,相反,波長長的光呈現紅色。
那么,這個范圍之外的不可見光具有什么樣的性質呢?
19世紀的電磁學研究表明,人眼可見的光(可見光)是一種波長非常有限的波,稱為“電磁波”。即使在我們看不見的波長范圍內,也存在具有各種特性的光。
波長比可見光短的光
當我們從可見光轉向較短波長時,首先出現的光稱為“紫外線”,意思是“外部紫羅蘭色”。
此外,還有波長更短的“X射線”和“γ射線”。
每個邊界確定如下。
?紫外線與X射線的界限:10nm(10-8m)
?X射線與γ射線的界限:1pm(10-12m)
“X射線”這個名字來源于數學中的“X”,它代表“未知”,因為它在被發現時被認為是“未知的輻射”。
“伽馬射線”一詞源于這樣一個事實:原子分裂時發出的輻射按照被發現的順序被命名為“α射線”、“β射線”和“伽馬射線”。
波長比可見光更長的光
相反,我們還將研究波長比紅色更長的電磁波。
第一個是“紅外線”,意思是“紅色之外”。它指的是從780nm到1mm(10-3m)。
所有波長長于紅外輻射的電磁波都稱為“無線電波”。
無線電波是經常用于通信的波長帶。電視、廣播和移動電話通信都是使用無線電波進行的。
?手機頻段與波長的關系
您可能見過手機通信頻段的“700MHz頻段”或“2GHz頻段”等指示。
該“700MHz”的頻率(振動頻率)的波長約為43cm。
計算公式
波速 = 波長 x 頻率
3 x 108m/s = 波長 x (700 x 106) Hz
波長 = 3 x 108 ÷ (700 x 106) = 3/7 ? 0.43m