Дайте определение длины световой волны кратко

Обновлено: 02.07.2024

1.
Скорость света в вакууме определена экспериментально.
Она примерно равна 300 000 км/с.
Во всех средах скорость света меньше, чем в вакууме.

2.
Преломление света на границе двух сред обусловлено изменением скорости при переходе света из одной среды в другую.
Относительный показатель преломления двух сред равен обратному отношению скоростей света в этих средах.

3.
Широкое применение имеют линзы — прозрачные тела, ограниченные сферическими поверхностями.
Основная формула линзы связывает ее фокусное расстояние F (расстояние от линзы до фокуса), расстояние d от предмета до линзы и расстояние ƒ от линзы до изображения:

Величины F, ƒ и d в этой формуле могут быть как положительными, так и отрицательными: положительные значения соответствуют действительным фокусу, изображению и предмету, а отрицательные — мнимым.

4.
Показатель преломления света, как впервые установил Ньютон, зависит от его цвета.
Цвет же определяется частотой колебаний (или длиной световой волны).
Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний называется дисперсией.

Дисперсия приводит к тому, что призма разлагает белый свет в спектр.

С помощью призм можно осуществить, как разложение, так и синтез белого света.

Скорость света и длина волны уменьшаются при переходе из вакуума в среду.
Частота колебаний при этом остается неизменной.

5.
Световые волны одинаковой длины волны, имеющие постоянную во времени разность фаз, называются когерентными.
При наложении когерентных волн друг на друга наблюдается интерференция света.
Волны усиливают или ослабляют друг друга в зависимости от разности хода между ними.
Когерентные волны образуются, например, при отражении световых волн от двух поверхностей тонкой пленки.
Так как разность фаз колебаний интерферирующих волн зависит не только от толщины пленки, но и от длины волны, то при освещении пленки белым светом образуется цветная интерференционная картина.

6.
Световые волны огибают препятствия, сравнимые по размерам с длиной световой волны.
Это дифракция света.
Так как длина световой волны очень мала (порядка 10 -5 см), то наблюдение дифракции света затруднено и требует специальных приспособлений.
Дифракция света налагает предел на разрешающую способность микроскопа и телескопа.

7.
Законы геометрической оптики выполняются при условии, что размеры препятствий на пути световых волн много больше длины волны.

8.
На явлении дифракции основано устройство дифракционной решетки: совокупности большого числа одинаковых щелей, разделенных узкими промежутками.
Значения углов ф, определяющих направления на дифракционные максимумы спектра, получаемого с помощью решетки, находят из равенства d sin φ = kλ, где k = 0, 1, 2, . a d — период решетки.

Решетка разлагает белый свет в спектр; с ее помощью можно измерять длины световых волн.

9.
Световые волны поперечны.
Это доказано экспериментально при наблюдении прохождения света через анизотропные среды — кристаллы.
Световая волна, в которой колебания происходят в определенной плоскости, называется поляризованной.
Свет, создаваемый обычными источниками (естественный свет), не поляризован.
Колебания в световой волне происходят по всем направлениям в плоскости, перпендикулярной направлению ее распространения.

10.
Согласно электромагнитной теории, свет представляет собой поперечную электромагнитную волну.
Экспериментальное доказательство поперечности световых волн явилось важным этапом в признании справедливости электромагнитной теории света.

Световые волны. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика

Свет – это распространяющиеся в пространстве электромагнитные волны. И как и любой другой волновой процесс, свет обладает всеми характеристиками волнового процесса. Рассмотрим такую характеристику, как длина волны света.

Свет как волновой процесс

Рис. 1. Кольца Ньютона.

Дать удовлетворительное объяснение открытым явлениям И. Ньютон не смог. Это сделал позже другой физик – Т. Юнг. Он предположил, что свет является волной. А значит, ему должны быть присущи все явления, присущие волнам, в частности сложение с появлением интерференционной картины. Зависимость радиуса колец Ньютона от цвета освещения может быть объяснено разностью длины волны различных цветов.

Опыт Т. Юнга

Для демонстрации явления интерференции и для определения длины волны света Т.Юнг поставил специальный эксперимент.

Для получения четкой интерференционной картины необходимо иметь два когерентных световых луча, то есть, луча, обладающих одинаковой длиной волны и имеющих постоянную разность фаз. Освещая две близких щели, можно за ними на экране получить условия для сложения и вычитания световых волн – интерференцию. Главная идея опыта Юнга была в том, чтобы для освещения щелей использовать не простой световой луч, который использовали исследователи до Юнга, а луч, прошедший через маленькое отверстие, за которым, в соответствии с принципом Гюйгенса будет возбуждена единая когерентная волна, и именно она должна использоваться для освещения двух щелей, с получением за ними интерференционной картины.

Рис. 2. Опыт интерференции Юнга.

Длина волны света

Измерив оптическую разность хода световых лучей и расстояние между интерференционными полосами в опыте Юнга, можно получить формулу, по которой рассчитывается длина световой волны. Другим вариантом определения длины света является измерение радиуса колец Ньютона, и вычисление разности оптического хода волн, исходя из геометрии линзы.

Оказалось, что свет представляет собой волны очень небольшой длины – от $4×10^м$ для фиолетового до $8×10^м$ для красного цветов.

Рис. 3. Длины световых волн.

Что мы узнали?

Свет является электромагнитным излучением с малой длиной волны. Длина световых волн впервые были измерена в опытах Т. Юнга. Были получены значения от $4×10^м$ для фиолетового до $8×10^м$ для красного цветов.

Длина волны - это расстояние между двумя последовательными пиками (гребнями) или впадинами. Самое высокое положение волны называется пиком. Самое нижнее положение волны называется впадиной.

Цикл - это полное колебание, например, кривая между двумя гребнями или двумя впадинами. Максимальное расстояние волны от равновесного положения называется амплитудой.

На рисунке показаны основные параметры волны, используемые в физике:

Определение и формула длины волн

Волна - это возмущение, распространяющееся от точки, в которой она возникла, в окружающую среду. Такое возмущение переносит энергию без чистого переноса вещества.

Длина представляет собой фактическое расстояние, пройденное волной, которое не всегда совпадает с расстоянием среды, или частиц, в которых распространяется волна. Ее также определяют как пространственный период волнового процесса.

Греческая буква "λ" (лямбда) в физике используется для обозначения длины в уравнениях. Она обратно пропорциональна частоте волны.

Период Т — время завершения полного колебания, единица измерения секунды (с).

Длинная волна соответствует низкой частоте, а короткая - высокой. Длина измеряется в метрах. Количество волн, излучаемых в каждую секунду, называется частотой и обратно пропорционально периоду.

У различных длин разная скорость распространения. Например, скорость света в воде равна 3/4 от скорости в вакууме.

Частота f — количество полных колебаний в единицу времени. Измеряется в Герцах (Гц).

При одном полном колебании в секунду f = 1 Гц; при 1000 колебаний в секунду f = 1 килогерц (кГц); 1 млн. колебаний в секунду f = 1 мегагерц (1 МГц).

Зная, что скорость света в вакууме с — 300 000 км/с, или 300 000 000 м/с, то для перевода длины волны в частоту нужно 3 х 10 8 м/с поделить на длину в метрах.

Единицы измерения длины волны λ - нанометры и ангстремы, где нанометр является миллиардной частью метра (1 м = 109 нм) и ангстрем является десятимиллиардной частью метра (1 м = 1010 А), то есть нанометр эквивалентен 10 ангстрем (1 нм = 10 А).

Свет, который исходит от Солнца, является электромагнитным излучением, которое движется со скоростью 300 000 км/с, но длина не одинакова для любого фотона, а колеблется между 400 нм и 700 нм. Длина световой волны влияет на цвет.

Белый свет разлагается на спектр различных цветных полос, каждая из которых определяется своей длиной волны. Таким образом, светом с наименьшей длиной является фиолетовый, который составляет около 400 нм, а светом с наибольшей длиной - красный, который составляет около 700 нм.

Таблица показывает длину волны в зависимости от цвета:

Излучения с длиной меньше фиолетового называются ультрафиолетовым излучением, рентгеновским и гамма-лучами в порядке уменьшения. Излучения больше красного называются инфракрасными, микроволнами и радиоволнами, в порядке возрастания.

Предельная дальность связи зависит от длины. Размеры антенны часто превышают рабочую длину радиоэлектронного средства.

Рисунок показывает длину волн и частоту (нм), исходящих от различных источников:

Примеры расчета длины волны для звуковых, электромагнитных и радиоволн

Задача №1

Скорость звука в воде 1450 м/с. На каком расстоянии находятся ближайшие точки, совершающие колебания в противоположных фазах, если частота колебаний равна 725 Гц?

Задача №2

Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с. прошло 4 гребня волны. Расстояние между первым и третьим гребнями равно 12 м. Определить период колебания частиц волны, скорость распространения и длину волны.

Задача №3

Голосовые связки певца, поющего тенором (высоким мужским голосом), колеблются с частотой от 130 до 520 Гц. Определите максимальную и минимальную длину излучаемой звуковой волны в воздухе. Скорость звука в воздухе 330 м/с.

Морские волны — далеко не все примеры волн. И длина волны — это не серферская характеристика, а вполне себе физическая величина. Сегодня разберемся, что такое волна и как ее охарактеризовать.

О чем эта статья:

Волна: продольная и поперечная

Начнем с того, что волна — это распространение колебания в пространстве.

Волны бывают механическими и электромагнитными.

Механические волны — это те волны, колебания которых можно почувствовать физически, потому что они распространяются в упругой среде.

Например, звук. Когда звук распространяется внутри какого-либо вещества, мы можем ощутить его прикосновением.

Представьте, что вы стоите на железнодорожных путях. Нет, вы не Анна Каренина, вы — экспериментатор.

Если к вам приближается поезд, вы рано или поздно его услышите. Вернее, услышите, как только звуковая волна со скоростью 𝑣 = 330 м/с достигнет ваших ушей.

Если приложить ухо к рельсу, то это произойдет значительно быстрее, потому что скорость звука в твердом теле больше, чем в воздухе. Кстати, под водой скорость звука больше, чем в воздухе, но меньше, чем в твердых телах.

Если вы когда-нибудь трогали музыкальную колонку, то знаете, что звук чувствуется и на ощупь.

Электромагнитные волны — это те волны, которые мы потрогать не можем.

Для них работают все те же самые законы, просто их скорость значительно больше и равна скорости света c = 3 · 10 8 м/с. И источники у них разные.

Волны также принято делить на продольные и поперечные:

Продольные — это те волны, у которых колебание происходит вдоль направления распространения волны.

Дрожание окон во время грома или сейсмические волны (землетрясения) — это пример продольных волн.

Поперечные — волны, у которых колебание происходит поперек направления распространения волны.

Представьте, что вы запустили волну из людей на стадионе — она будет поперечной.
Видимый свет и дрожание гитарной струны — тоже поперечные волны.

На самом деле в ней есть и продольная, и поперечная составляющие, поэтому ее нельзя отнести к конкретному типу.

Длина волны: определение и расчет

Конечно, у любой волны есть характеристики. Одна из таких характеристик — это длина волны.

Еще длиной волны можно назвать расстояние, пройденное волной, за один период колебания.

Период — это время, за которое происходит одно колебание. То есть, если дано время распространения волны и количество колебаний, можно рассчитать период.

Формула периода колебания волны

T = t/N

N — количество колебаний [—]

Курсы подготовки к ОГЭ по физике помогут снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

Связь со скоростью

Чтобы вывести формулу скорости через длину волны, нужно вспомнить формулу скорости из кинематики — это раздел физики, в котором изучается движение тел без учета внешнего воздействия).

Формула скорости

𝑣 = S/t

Переходя к волнам, можно провести следующие аналогии:

А для скорости даже аналогия не нужна — скорость и в Африке скорость.

Формула скорости волны

𝑣 = λ/T

λ — длина волны [м]

Задачка

Лодка совершает колебания на волнах. За 40 с она совершила 10 колебаний. Какова скорость распространения волны, если расстояние между соседними гребнями волны равно 1 м?

Решение:

Резонанс

Если громко говорить в одном помещении с гитарой — можно услышать, как на ней начал играть призрак. На самом деле частота струны совпала с частотой голоса и возник резонанс.

На графике ниже можно увидеть, что на некоторой частоте резко увеличивается амплитуда. Эта частота называется частотой резонанса.

Частота — это величина, обратная периоду. Она показывает, за какое время происходит одно колебание.

Формула частоты

ν = N/t

N — количество колебаний [—]

В мире существует очень много историй про то, как солдаты шли в ногу по мосту, он впал в резонанс и все провалились. А вот еще одна история про гидрологов — как говорится, из первых уст🙂

Команда гидрологов — специалистов по внутренним водам — работала на Алтае и изучала местную реку. Через реку был протянут веревочный мост, а по центру моста стояла лебедка, которая помогает поднять пробу воды из речки, не спускаясь до нее.

В один из дней экспедиции начался сильный, почти штормовой, ветер. Исследователи работали на мосту, а когда поняли, что находиться на веревочной конструкции в такой сильный ветер небезопасно, начали с него уходить. Как только последний человек из команды сделал шаг с моста на землю, мост вместе с лебедкой разнесло в щепки. Это произошло из-за того, что частота ветра совпала с собственной частотой раскачивающегося моста. Хорошо, что история закончилась именно так.

Читайте также: