Длина, скорость и частота электромагнитной волны
Онлайн калькулятор перевода длины волны в частоту для широкого диапазона частот, включая радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгенов- ские и гамма лучи
Электромагнитные колебания — это взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, проявляющиеся в периодическом изменении напряжённости (E) и индукции (B) поля в электроцепи или пространстве. Эти поля перпендикулярны друг другу в направлении движения волны (Рис.1) и, в зависимости от частоты, представляют собой: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские либо гамма-лучи.
Рис.1 Распространение электромагнитной волны в пространстве
Длина волны, обозначаемая буквой λ и измеряемая в метрах — это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Другими словами, это расстояние, на котором фаза электромагнитной волны вдоль направления распространения меняется на 2π.
Время, за которое волна успевает преодолеть это расстояние (λ), т. е. интервал времени, за который периодический колебательный процесс повторяется, называется периодом колебаний, обозначается буквой ፐ (тау) или Т и измеряется в метрах.
Частота электромагнитных колебаний связана с периодом соотношением:
f (Гц) = 1 / T (сек) .
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (v) равна скорости света и составляет величину: v = С = 299792458 м/сек .
В среде эта скорость уменьшается до: v = С / n , где n > 1 — это показатель преломления среды.
Абсолютный показатель преломления любого газа (в том числе воздуха) при обычных условиях мало чем отличается от единицы, поэтому с достаточной точностью его можно не учитывать в условиях распространения электромагнитных волн в воздушном пространстве.
Соотношение, связывающее длину волны со скоростью распространения в общем случае, выглядит следующим образом:
λ (м) = v (м/сек) *Т (сек) = v (м/сек) / f (Гц) .
И окончательно для воздушной среды:
λ (м) = 299792458 *Т (сек) = 299792458 / f (Гц) .
Прежде чем перейти к калькуляторам, давайте рассмотрим шкалу частот и длин волн непрерывного диапазона электромагнитных волн, которая традиционно разбита на ряд поддиапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.
| Диапазон | Полоса частот | Длина волны |
| Сверхдлинные радиоволны | 3. 30 кГц | 100000. 10000 м |
| Длинные радиоволны | 30. 300 кГц | 10000. 1000 м |
| Средние радиоволны | 300. 3000 кГц | 1000. 100 м |
| Короткие радиоволны | 3. 30 МГц | 100. 10 м |
| Метровый радиодиапазон | 30. 300 МГц | 10. 1 м |
| Дециметровый радиодиапазон | 300. 3000 МГц | 1. 0,1 м |
| Сантиметровый СВЧ диапазон | 3. 30 ГГц | 10. 1 см |
| Микроволновый СВЧ диапазон | 30. 300 ГГц | 1. 0,1 см |
| Инфракрасное излучение | 0,3. 405 ТГц | 1000. 0,74 мкм |
| Красный цвет | 405. 480 ТГц | 740. 625 нм |
| Оранжевый цвет | 480. 510 ТГц | 625. 590 нм |
| Жёлтый цвет | 510. 530 ТГц | 590. 565 нм |
| Зелёный цвет | 530. 600 ТГц | 565. 500 нм |
| Голубой цвет | 600. 620 ТГц | 500. 485 нм |
| Синий цвет | 620. 680 ТГц | 485. 440 нм |
| > Фиолетовый цвет | 680. 790 ТГц | 440. 380 нм |
| Ультрафиолетовое излучение | 480. 30000 ТГц | 400. 10 нм |
| Рентгеновское излучение | 30000. 3000000 ТГц | 10. 0,1 нм |
| Гамма излучение | 3000000. 30000000 ТГц | 0,1. 0,01 нм |
А теперь можно переходить к онлайн расчётам:
Калькулятор расчёта длины волны по частоте
Калькулятор расчёта частоты по длине волны
В радиочастотной практике имеет распространение величина Kp, называемая коэффициентом укорочения. Однако здесь существует некоторая путаница. Одни источники интерпретируют эту величину, как отношение длины волны в среде к длине волны в вакууме, т. е. численно равной Kp = 1/n, где n — это, как мы помним, показатель преломления среды. Другие, наоборот — как отношение длины волны в вакууме к длине волны в среде, т. е. Kp = n.
Поэтому надо иметь в виду — если Kp > 1, то значение показателя преломления среды, которое следует подставлять в калькулятор n = Kp, а если Kp
 |
 |
Длина, скорость и частота электромагнитной волны
Онлайн калькулятор перевода длины волны в частоту для широкого диапазона частот, включая радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгенов- ские и гамма лучи
Электромагнитные колебания — это взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, проявляющиеся в периодическом изменении напряжённости (E) и индукции (B) поля в электроцепи или пространстве. Эти поля перпендикулярны друг другу в направлении движения волны (Рис.1) и, в зависимости от частоты, представляют собой: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские либо гамма-лучи.
Рис.1 Распространение электромагнитной волны в пространстве
Длина волны, обозначаемая буквой λ и измеряемая в метрах — это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Другими словами, это расстояние, на котором фаза электромагнитной волны вдоль направления распространения меняется на 2π.
Время, за которое волна успевает преодолеть это расстояние (λ), т. е. интервал времени, за который периодический колебательный процесс повторяется, называется периодом колебаний, обозначается буквой ፐ (тау) или Т и измеряется в метрах.
Частота электромагнитных колебаний связана с периодом соотношением:
f (Гц) = 1 / T (сек) .
Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (v) равна скорости света и составляет величину: v = С = 299792458 м/сек .
В среде эта скорость уменьшается до: v = С / n , где n > 1 — это показатель преломления среды.
Абсолютный показатель преломления любого газа (в том числе воздуха) при обычных условиях мало чем отличается от единицы, поэтому с достаточной точностью его можно не учитывать в условиях распространения электромагнитных волн в воздушном пространстве.
Соотношение, связывающее длину волны со скоростью распространения в общем случае, выглядит следующим образом:
λ (м) = v (м/сек) *Т (сек) = v (м/сек) / f (Гц) .
И окончательно для воздушной среды:
λ (м) = 299792458 *Т (сек) = 299792458 / f (Гц) .
Прежде чем перейти к калькуляторам, давайте рассмотрим шкалу частот и длин волн непрерывного диапазона электромагнитных волн, которая традиционно разбита на ряд поддиапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.
| Диапазон | Полоса частот | Длина волны |
| Сверхдлинные радиоволны | 3. 30 кГц | 100000. 10000 м |
| Длинные радиоволны | 30. 300 кГц | 10000. 1000 м |
| Средние радиоволны | 300. 3000 кГц | 1000. 100 м |
| Короткие радиоволны | 3. 30 МГц | 100. 10 м |
| Метровый радиодиапазон | 30. 300 МГц | 10. 1 м |
| Дециметровый радиодиапазон | 300. 3000 МГц | 1. 0,1 м |
| Сантиметровый СВЧ диапазон | 3. 30 ГГц | 10. 1 см |
| Микроволновый СВЧ диапазон | 30. 300 ГГц | 1. 0,1 см |
| Инфракрасное излучение | 0,3. 405 ТГц | 1000. 0,74 мкм |
| Красный цвет | 405. 480 ТГц | 740. 625 нм |
| Оранжевый цвет | 480. 510 ТГц | 625. 590 нм |
| Жёлтый цвет | 510. 530 ТГц | 590. 565 нм |
| Зелёный цвет | 530. 600 ТГц | 565. 500 нм |
| Голубой цвет | 600. 620 ТГц | 500. 485 нм |
| Синий цвет | 620. 680 ТГц | 485. 440 нм |
| > Фиолетовый цвет | 680. 790 ТГц | 440. 380 нм |
| Ультрафиолетовое излучение | 480. 30000 ТГц | 400. 10 нм |
| Рентгеновское излучение | 30000. 3000000 ТГц | 10. 0,1 нм |
| Гамма излучение | 3000000. 30000000 ТГц | 0,1. 0,01 нм |
А теперь можно переходить к онлайн расчётам:
Калькулятор расчёта длины волны по частоте
Калькулятор расчёта частоты по длине волны
В радиочастотной практике имеет распространение величина Kp, называемая коэффициентом укорочения. Однако здесь существует некоторая путаница. Одни источники интерпретируют эту величину, как отношение длины волны в среде к длине волны в вакууме, т. е. численно равной Kp = 1/n, где n — это, как мы помним, показатель преломления среды. Другие, наоборот — как отношение длины волны в вакууме к длине волны в среде, т. е. Kp = n.
Поэтому надо иметь в виду — если Kp > 1, то значение показателя преломления среды, которое следует подставлять в калькулятор n = Kp, а если Kp < 1, то n = 1/Kp.
Частота света и длина волны
Оптика > Волновая > Длина волны света (λ).
| Содержание | Величина | Наименование |
| Длина волны (λ) — кратчайшее расстояние между точками волны, колеблющимися в одинаковых фазах. Свет мы воспринимаем глазами. Он является электромагнитной волной с длиной волны (в вакууме) от 760 нм (красный) до 420 нм (фиолетовый). |
— длина волны.
Частота световых колебаний от 4 . 10 14 Гц (красный) до 7 . 10 14 Гц (фиолетовый). Это достаточно узкая полоска на шкале электромагнитных волн.
Частота световой волны (длина волны в вакууме) определяет цвет видимого нами света:
Синусоида символически показывает частоту (длину волны) соответствующего участка спектра (цвета).
Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:
| Красный | Оранжевый | Жёлтый | Зелёный | Голубой | Синий | Фиолетовый | Цвет |
| 625—740 | 590—625 | 565—590 | 500—565 | 485—500 | 440—485 | 380—440 | Диапазон длин волн, нм |
| 480—400 | 510—480 | 530—510 | 600—530 | 620—600 | 680—620 | 790—680 | Диапазон частот, ТГц |
| 1,68—1,98 | 1,98—2,10 | 2,10—2,19 | 2,19—2,48 | 2,48—2,56 | 2,56—2,82 | 2,82—3,26 | Диапазон энергии фотонов, эВ |
Частота и длина волны
Электромагнитная волна характеризуется одним главным параметром — числом гребней, которые за секунду проходят мимо наблюдателя (или поступают в детектор). Эту величину называют частотой излучения ν. Поскольку для всех электромагнитных волн скорость в вакууме (с) одинакова, по частоте легко определить длину волны λ:
Мы просто делим путь, пройденный светом за секунду, на число колебаний за то же время и получаем длину одного колебания. Длина волны — очень важный параметр, поскольку она определяет пограничный масштаб: на расстояниях заметно больше длины волны излучение подчиняется законам геометрической оптики, его можно описывать как распространение лучей. На меньших расстояниях совершенно необходимо учитывать волновую природу света, его способность обтекать препятствия, невозможность точно локализовать положение луча и т. п.
Из этих соображений, в частности, следует, что невозможно получить изображение объектов, если их размер порядка или меньше длины волны излучения, на которой ведется наблюдение. Это, в частности, ставит предел возможностям микроскопов. В видимом свете невозможно рассмотреть объекты размером менее полмикрона; соответственно, увеличение больше чем 1-2 тысячи раз для оптического микроскопа лишено смысла.
Световые волны, виды, свойства и применение
Световая волна — это волна, которая распространяется в среде в виде электромагнитных колебаний. Эти колебания возникают в результате взаимодействия заряженных частиц (электронов и протонов) с электромагнитным полем.
Электромагнитные волны могут распространяться в различных средах, таких как воздух, вода, стекло или металлы. Они также могут быть использованы для передачи информации, например, в оптическом кабеле или оптической связи.
Световые волны имеют длину волны, которая измеряется в нанометрах (нм). Длина волны определяет, как свет выглядит и как он взаимодействует с веществом. Короткие волны имеют большую энергию и могут вызывать химические реакции или нагревать объекты, в то время как длинные волны имеют меньшую энергию и могут использоваться для создания изображений.
Для создания световых волн используются различные источники света, такие как лазеры, светодиоды, лампы накаливания и другие. Лазеры используются в медицине, науке и промышленности для различных целей, а светодиоды широко используются в бытовой технике и освещении.
Открытие световых волн
1. Открытие явления интерференции света
В 1814 году Томас Юнг обнаружил, что если два луча света падают на экран, то на нем можно увидеть полосы, которые образуются из-за наложения волн. Это явление называется интерференцией света.
2. Открытие дифракции света
В 1672 году Кристиан Гюйгенс предположил, что свет представляет собой волну. В 1683 году Роберт Гук подтвердил это предположение, наблюдая дифракцию света на щели. Дифракция света — это явление, при котором свет отклоняется от прямолинейного распространения при прохождении через узкое отверстие или щель.
3. Открытие поляризации света
В 1877 году Джеймс Клерк Максвелл предположил, что свет может быть поляризован. В 1888 году Поль Керр и Уильям Брэгг подтвердили это предположение, исследовав поляризацию света при прохождении через кристаллы. Поляризация света — это свойство света, при котором он имеет только одну плоскость поляризации.
4. Открытие спектра света
В 1786 году Антуан Лавуазье обнаружил, что при пропускании белого света через призму он разделяется на цвета. Этот процесс называется дисперсией света. Спектр света — это распределение цветов в зависимости от длины волны света.
5. Открытие электромагнитных волн
В 1864 году Джеймс Максвелл доказал, что электромагнетизм — это единая теория, которая объясняет как свет, так и электрические и магнитные явления. Электромагнитные волны — это колебания электрического и магнитного полей, которые распространяются в пространстве со скоростью света.
Виды световых волн
Существует несколько видов световых волн, которые могут быть классифицированы на основе различных параметров. Некоторые из наиболее распространенных видов световых волн включают:
- Свет видимого диапазона (от 400 до 700 нм) — это свет, который мы можем видеть и который используется в оптической связи, фотографии, видео и других областях.
- Ультрафиолетовый свет (UV, от 100 до 400 нм) — это электромагнитное излучение с более короткой длиной волны, чем видимый свет. Он используется в научных исследованиях и производстве, а также для защиты от солнечных ожогов и лечения некоторых заболеваний.
- Инфракрасный свет (IR, от 700 до 14000 мкм) — это излучение с длиной волны от среднего размера до крупного размера. Этот свет используется для измерения температуры, инфракрасных камер и других приложений.
- Радиационное излучение (от X-лучей до гамма-лучей) — это высокоэнергетическое излучение с очень короткой длиной волны. Оно используется в медицине и науке для диагностики и лечения заболеваний, а также в космических исследованиях.
- Лазерное излучение — это форма света, которая генерируется путем усиления света с помощью лазера. Лазеры используются во многих областях, включая медицину, науку, технологии и развлечения.
- Звуковые волны — это звуковое излучение, которое может быть преобразовано в свет с помощью ультразвукового преобразователя. Этот тип света используется в медицинской диагностике и других приложениях.
Свойства световых волн, характеристики
Частота световой волны
Частота световой волны — это количество колебаний в секунду, которое совершает свет. Это одна из основных характеристик света и измеряется в герцах (Гц).
Частота световой волны определяется формулой:
- где f — частота в Гц,
- c — скорость света в вакууме, равная примерно 299 792 458 м/с,
- а λ — длина волны в метрах.
Например, если длина волны света составляет 600 нм, то частота будет равна:
600 × 10^-9 м / 299792458 м/с = 2 × 10^14 Гц
Это означает, что свет с длиной волны 600 нм имеет частоту 2 терагерца (ТГц) или 2 000 000 000 Гц.
Важно отметить, что частота световой волны не зависит от источника света, она всегда одинакова для всех источников света. Однако, длина волны может быть разной в зависимости от источника света и условий наблюдения.
Длина световой волны
Длина световой волны напрямую связана с ее частотой. Чем выше частота света, тем короче его длина волны, и наоборот. Например, видимый свет состоит из разных цветов, каждый из которых имеет свою длину волны и частоту.
- красный свет имеет частоту 700 ТГц (терагерц) и длину волны 0,7 мкм (микрометр);
- фиолетовый свет — 400 ТГц — 0,38 мкм;
- синий свет — 500 ТГц — 0,4 мкм;
- голубой — 530 ТГц — 0,42 мкм;
- зеленый — 550 ТГц — 0,43 мкм;
- желтый — 570 ТГц -0,44 мкм;
- оранжевый — 600 ТГц — 0,46 мкм;
- и, наконец, белый свет — 625 ТГц — 0,47 мкм.
Энергия световой волны
Энергия световой волны — это мера количества энергии, переносимой световой волной. Она определяется как произведение частоты волны на ее энергию. Частота волны измеряется в герцах (Гц), а энергия — в джоулях.
Энергия световой волны может быть выражена следующим образом:
- где E — энергия волны,
- h — постоянная Планка (6,626 x 10^-34 Дж с),
- ν — частота волны.
Таким образом, энергия световой волны пропорциональна частоте волны и постоянной Планка. Чем выше частота волны, тем больше ее энергия.
Важно отметить, что энергия световой волны не является постоянной величиной. Она зависит от длины волны и может изменяться в зависимости от условий среды, в которой распространяется волна. Например, при прохождении через среду с более высокой оптической плотностью (например, через слой дыма) энергия волны может уменьшаться, а при прохождении через более прозрачную среду (например, воздух) — увеличиваться.
Кроме того, энергия световой волны может использоваться для измерения интенсивности света. Интенсивность света определяется как количество фотонов, падающих на единицу площади за единицу времени. Она также может быть выражена в джоулях на квадратный метр на секунду (Дж/м² с).
Интенсивность света
Интенсивность света — это мера количества фотонов, проходящих через единицу поверхности за единицу времени. Единицей измерения интенсивности света является фотон в секунду на метр квадратный (фотон/с/м²).
Когда свет попадает на поверхность, некоторые фотоны отражаются, а некоторые поглощаются. Оставшиеся фотоны проходят через поверхность и могут быть обнаружены с помощью фотодатчиков. Интенсивность света зависит от количества фотонов, которые проходят через поверхность за единицу времени, и от качества поверхности.
Например, если мы рассматриваем интенсивность света, исходящего от Солнца, то она может достигать десятков тысяч фотонов в секунду на квадратный метр. Однако, если мы рассмотрим интенсивность света, испускаемого лампой накаливания, то она будет значительно ниже, около нескольких сотен фотонов в секунду на квадратный метр.
Интенсивность света имеет важное значение во многих областях науки и технологии, включая оптику, физику, медицину, астрономию и многие другие. Она также используется для оценки качества света и его эффективности в различных приложениях, например, в системах освещения, фотокамерах, медицинских приборах и т.д.
Другие свойства световых волн
- Угол падения света — это угол между направлением распространения света и нормалью к поверхности. Угол падения определяется формулой θ = arctg(sinθ) = arctan(n*sinθ), где n — показатель преломления среды, в которой распространяется свет, а sinθ — синус угла падения.
- Угол отражения света — это угол между отраженной волной и нормалью к поверхности. Он определяется формулой θ’ = arctan((n*sinθ)/(cosθ)), где θ’ — угол отражения, n — показатель преломления среды.
- Угол преломления света — это угол между преломленной волной и нормалью к границе раздела сред.
Применение световых волн
Световая волна может использоваться в различных областях, включая:
- Оптика: Для создания изображений и передачи информации. Например, в камерах и дисплеях используются световые волны для формирования изображения. Также световые волны используются в оптических системах связи.
- Фотосинтез: Световые волны могут использоваться для активации фотосинтетических процессов у растений и других организмов, которые используют свет для получения энергии.
- Медицина: Использование световых волн может помочь в диагностике и лечении различных заболеваний. Например, световые волны могут быть использованы для диагностики рака и других заболеваний.
- Технология: Свет может использоваться для создания различных устройств и технологий. Например, светодиоды и лазеры используются в производстве, медицине, автомобильной промышленности и других отраслях.
- Космическая техника: Свет играет важную роль в космических технологиях, таких как навигация и связь. Например, спутники используют световые сигналы для передачи информации на Землю.
- Наука: Свет используется в научных исследованиях для изучения свойств материи и энергии. Например, лазеры используются для исследования атома и создания новых материалов.
Это только некоторые примеры применения световых волн, и их использование продолжает расширяться.