2017.11.09 08:24
波长
什么是波长？波长是指波在一个振动周期内传播的距离，也就是沿着波的传播方向，相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。
波长λ等于波速u和周期T的乘积，即λ=uT。同一频率的波在不同介质中以不同速度传播，所以波长也不同。
在机械波为横波的图像中，两个相邻的波峰（或波谷）x轴上的距离为波长的大小。具体如图所示。
波长公式
高中物理题目涉及到的波长公式有三个，分别如下：
（1）λ=uT
公式中，u为波速，T为振动周期，λ为波长。
（2）λ=u/f
公式中，u为波速，f为振动频率，λ为波长。
（3）Lλ=d△x
这是利用双缝干涉实验来测量光波波长的波长公式。公式中，L为双缝到光屏的距离，λ为波长，d为双缝距离，△x为相邻的两个干涉明纹间的距离。
这是高中物理教材选修3-4光的本性中的内容。
此外，还经常通过读图来确定波长的大小。通过读图确定波长大小的方法：
两个相邻的波峰（或波谷）在x轴上的距离，即为波长λ的大小。具体见下方光的波长测量的解释。
光的波长测量
利用托马斯杨双缝干涉实验，可以测量单色光的波长，其方程为：
Lλ=d△x
公式中，L为双缝到光屏的距离，λ为波长，d为双缝距离，△x为相邻的两个干涉明纹间的距离。
平行度较好的单色光（激光），通过双缝（双缝间距离为d）后，会在距离双缝L的屏上呈现出明显的等间距的干涉条纹。具体如图所示（某红光的干涉条纹）。
利用托马斯杨双缝干涉实验测量波长的实验原理图如下图所示。如果图中P点，为第一条亮纹中心，则OP的距离，即为△x；如果P为第n条亮纹中心，则OP的距离为n△x；
测量出OP的距离，并将△x计算的结果带入方程（Lλ=d△x），即可计算出该波波长的大小。该部分不好理解，建议同学们看王尚老师的物理自诊断的视频讲解。
波长与频率关系
在波速固定的前提下（比如光速），波长与频率关系满足反比例关系。
波长与频率关系公式为：λ=u/f
公式中，u为波速，f为振动频率，λ为波长。
光波的波长
光也是一种横波，严格来说是电磁波。光波的波长也满足上述波的性质与计算公式。
光波的波长与频率关系公式为：c=u/f
公式中，c为光速，f为光的频率，λ为波长大小。由于光速是固定数值（3×108m/s）
可见光的波长与颜色
根据波长由小到大的顺序，整个电磁波波谱的波长统计如下图所示。
可见光的波长与颜色的关系为：红橙黄绿青蓝紫，波长依次减小（频率逐步增大）。
红光与紫光的波长
红光与紫光的波长关系为：红光波长大，紫光波长小。
红外线和紫外线的波长
红外线和紫外线的波长关系为：红外线的波长大（比红光波长还大），紫外线的波长小（比紫光波长还小）。
波长与能量的关系
这里说的波长与能量的关系，指的是光的波长与光子能量的关系。简而言之，波长越大，光子的能量越小。
这是因为光子的能量计算式为ε=hf，即光子能量与光的频率（常用f或v表示）成正比例关系。
由于红光的波长大，紫光的波长小，所以红光的光子能量小，紫光的光子的能量大。理由见上述文章王尚帮助大家整理的波长与频率的关系。
特别注意的是，这里说的是光子的能量，是一个光子的能量，并不是一束光的能量大小比较。
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本文发表于2017年11月09日；标签归档: 高中物理选修3-4；本站文章拒绝任何形式转载，否则法庭见。
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