Совет 1: Как найти скорость и длину волны

Расстояние между двумя точками, колеблющихся в одинаковых фазах, называется длиной волны. Фазовой скоростью называется скорость перемещения точки с постоянной фазой колебания. Для диспергирующих сред вводится также понятие групповой скорости. Понятия фазовой скорости и длины волны являются важными ее характеристиками.
Вам понадобится
  • волновое число, скорость и энергия частицы
Инструкция
1
Длина волны непосредственно связана с ее скоростью. За период колебания T точка с постоянной фазой пройдет определенное расстояние. Это расстояние можно считать длиной волны. Длина волны обозначается буквой ? и равна ? = vT, где v - ее фазовая скорость. Фазовую скорость волны также можно выразить через ее волновое число k: v = w/k. Длина волны через волновое число выражается как ? = 2*pi/k.
2
Период волны можно записать через ее частоту как T = 1/f. Тогда ? = v/f.Можно выразить длину волны и через круговую частоту. По определению круговая частота равна f = w/(2*pi). Отсюда, ? = 2*pi*v/w.
3
Согласно корпускулярно-волновому дуализму, с любой микрочастицей также связана волна, называемая волной де Бройля. Волны де Бройля присущи электронам протонам, нейтронам и другим микрочастицам. Эта волна имеет определенную длину. Установлено, что длина волны де Бройля обратно пропорционально импульсу частицы и равна ? = h/p, где h - постоянная Планка. Частота волны прямо пропорциональна энергии частицы: ? = E/h. Фазовая скорость волны де Бройля будет равна E/p
4
В диспергирующих средах вводят понятие групповой скорости. Для одномерных волн она равна Vgr = dw/dk, где w - круговая частота, а k - волновое число.

Совет 2: Как найти скорость волны

Механическая волна – процесс распространения колебаний в упругой среде, сопровождаемый передачей энергии колеблющегося тела от одной точки в упругой среде к другой. Важные характеристики волны: длина и фазовая скорость.
Вам понадобится
  • - калькулятор.
Инструкция
1
Скорость волны и ее длина взаимосвязаны. Длиной волны принято считать расстояние, которое пройдет точка с постоянной фазой в течение периода колебания Т. В физике эту величину обозначают буквой λ.
2
Перед тем как приступить к расчету скорости и длины волны, переведите все исходные величины, представленные в условиях задания, в систему СИ. То есть скорость волны будет рассчитываться в метрах в секунду, частота – в герцах, длина волн – в метрах, а циклическая частота – в радианах в секунду.
3
Длина волны определяется по формуле λ = vT, в которой v - ее фазовая скорость. К тому же, длину волны найти можно, разделив скорость света на частоту волны. Ввиду этого, длина радиоволны составляет: 300000000/1500000 = 200 метров.
4
Таким образом, чем больше значение частоты волны, тем меньше ее длина. Волны бывают ультракороткими (от 0,1 до 10 метров), короткими (от десяти до ста метров), средними (100-1000 метров) и длинными (длина превышает 1000 метров и может достигать 10000 метров).
5
Период волны может быть записан через ее частоту. Это отношение записывают следующим образом: T = 1/f, где f – показатель круговой частоты.
6
В диспергирующей среде используется такое понятие, как групповая скорость. Этот показатель рассчитывается по формуле Vgr = dw/dk, в которой k - волновое число, а w - круговая частота.
Видео по теме
Обратите внимание
Не допустите ошибку, подставляя в формулы исходные данные и подсчитывая результат.
Совет полезен?
Сейсмические волны, распространяющиеся от землетрясений, бывают двух видов: поперечные и продольные. Скорость распространения этих волн отличается: у продольных скорость больше, чем у поперечных. Так, для примера, на глубине пятьсот километров скорость распространения поперечных сейсмических волн составляет 5 км/с, а продольных – 10 км/с.
Источники:
  • Длина волны

Совет 3: Как найти длину волны фотона

Согласно теории квантово-волнового дуализма, электромагнитное излучение является одновременно потоком частиц и волн. Частицы имеют энергию, выражаемую в электронвольтах, а волны - длину, выражаемую в метрах.
Вам понадобится
  • - источник света с монохроматором;
  • - вакуумный фотоэлемент и узлы для сборки регистрирующей цепи;
  • - дифракционная решетка и экран;
  • - калькулятор, способный работать с числами в экспоненциальном представлении;
  • - компьютер с доступом в интернет и плагином Flash Player.
Инструкция
1
Чтобы убедиться в том, что электромагнитное излучение имеет квантовые свойства, возьмите вакуумный фотоэлемент, катод которого имеет красную границу фотоэффекта примерно в середине диапазона регулировки монохроматора. Подключите элемент к регистрирующей цепи, схема и параметры которой зависят от его типа. Плавно регулируя длину волны в сторону увеличения, обратите внимание, что при определенном ее значении показания измерительного прибора возрастут скачкообразно. Если длина волны слишком велика (а значит, энергия квантов слишком мала), фотоэлемент не будет реагировать на излучение, каким бы интенсивным они ни было.
2
Для доказательства того факта, что электромагнитное излучение помимо квантовых свойств обладает и волновыми, пропустите свет от источника с монохроматором через дифракционную решетку и направьте его на экран. Обратите внимание на тот факт, что с изменением цвета расстояние между максимумами на экране будет меняться.
3
Указанную в условиях задачи энергию кванта, выраженную в электронвольтах, переведите в джоули, для чего умножьте на 1,602176487(40)·10^(−19).
4
Умножьте друг на друга постоянную Планка, равную 6,62606957(29)·10^(−34) (безразмерная величина), и скорость света, равную 299792458 м/с.
5
Результат предыдущего умножения поделите на вычисленную ранее энергию, выраженную в джоулях, и получится длина волны в метрах.
6
Переведите полученную длину волны в такие единицы, чтобы результат было удобно выражать, не прибегая к использованию экспоненциального исчисления. Например, если такими единицами окажутся нанометры, для перевода в них умножьте длину волны в метрах на 10^9.
7
При помощи компьютера с установленным плагином Flash Player вычислить длину волны по энергии кванта можно в автоматическом режиме. Для этого перейдите на следующую страницу:http://www.highpressurescience.com/onlinetools/conversion.htmlВ левой части страницы (Wavelenght conversion) в поле Conversion choice выберите вариант eV --> nm. В поле Value to convert введите энергию фотона, выраженную в электронвольтах. Затем нажмите кнопку Calculate, и будет автоматически рассчитана длина волны в нанометрах.
Обратите внимание
Соблюдайте осторожность при обращении с оборудованием. Не касайтесь высоковольтных цепей.
Источники:
  • вычислить длину волны фотонов

Совет 4: Как вычислить длину волны

Длина волны, скорость ее распространения и частота колебаний являются величинами, связанными между собой. Наиболее быстро перемещаются электромагнитные волны в вакууме, скорость их распространения в других средах заметно меньше. Звуковые же волны медленнее на несколько порядков.
Инструкция
1
Перед началом осуществления вычислений переведите все величины, представленные в условии задачи, в систему СИ. Скорость распространения волн переведите в метры в секунду, частоту - в герцы, циклическую частоту - в радианы в секунду, длину волны - в метры. Коэффициент преломления является безразмерной величиной.
2
Чтобы вычислить длину волны, поделите скорость распространения колебаний на частоту. Если в условии задачи вместо обычной частоты дана циклическая, предварительно вычислите обычную, поделив исходную величину на 2π.
3
Скорость света в вакууме является физической константой, равной 299 792 458 метров в секунду. В любой другой среде она несколько меньше. Чем плотнее среда, тем сильнее она замедляет распространение в ней электромагнитных колебаний. Если какая-либо частица перемещается в веществе со скоростью которая хотя и ниже скорости света в вакууме (по-другому просто быть не может), но выше скорости света именно в этом веществе, возникает так называемое свечение Вавилова-Черенкова. Чтобы узнать скорость света в той или иной среде, найдите в справочнике ее коэффициент преломления, после чего поделите скорость света на него. Воздух является исключением из этого правила: коэффициент его преломления настолько близок к единице, что им обычно пренебрегают и считают скорость света в нем равной той же величине для вакуума. Тем не менее, в определенных условиях свечение Вавилова-Черенкова может наблюдаться и в нем. Поэтому если задача требует повышенной точности вычислений, примите коэффициент преломления воздуха равным 1,0002926. У дистиллированной воды этот показатель равен 1,33.
4
Если скорость света с возрастанием плотности среды уменьшается, то скорость звука - увеличивается. Связано это с тем, что электромагнитным колебаниям вещество мешает распространяться, а механические - наоборот, не могут распространяться без него. В вакууме перемещение звуковых волн и вовсе невозможно. Какими-либо коэффициентами для вычисления скорости звука в той или иной среде не пользуются, а берут из таблицы сами значения скоростей. Скорость звука в воздухе при нуле градусов по Цельсию и атмосферном давлении принимайте за 331 м/с, в дистиллированной воде у поверхности - за 1 348 м/с.
Видео по теме
Источники:
  • как рассчитать длину волны

Совет 5: Как найти скорость света

Скорость света - самая высокая из скоростей, достижимых во Вселенной. Она во много раз больше даже скорости звука. Найти эту скорость можно как расчетным, так и экспериментальным путем.
Инструкция
1
Все электромагнитные волны свободно проходят через поверхность, а особенно через вакуум. Скорость распространения таких волн в безвоздушном пространстве считается самой большой из всех достижимых во Вселенной скоростей. Однако, если свет проходит через любую другую среду, скорость его распространения несколько снижается. Степень ее снижения зависит от показателя преломления вещества. Рассчитать скорость света в веществе с известным показателем преломления можно следующим образом:
sinα/sinβ=v/c=n, где n - показатель преломления среды, v - скорость распространения света в этой среде, c -скорость света в вакууме.
2
Данное свойство света было известно ученым еще в 17 веке. В 1676 году О.К. Ремёр смог определить скорость света по промежуткам времени между затмениями спутников Юпитера. Позднее Ж.Б. Л. Фуко положил начало многочисленным попыткам измерения скорости света с помощью вращающегося зеркала. В основе таких опытов лежит использование отражения светового луча от зеркала, расположенного на значительном расстоянии от источника света. Замерив это расстояние и зная частоту вращения зеркала, Фуко сделал вывод, что скорость света приблизительно равна 299796,5 км/с.
3
Показатели преломления газов очень близки к аналогичному показателю вакууму. У жидкостей же они заметно отличаются. Так, например, при прохождении светового луча через воду его скорость существенно снижается. Еще сильнее она снижается при прохождении излучения через твердые вещества. Если частица пролетает через вещество со скоростью, которая меньше скорости света в вакууму, но больше скорости света в этом веществе, возникает так называемое свечение Черенкова. Очень быстрые частицы могут вызывать такое свечение даже в воздухе, но обычно в исследовательских реакторах оно наблюдается в воде. Немедленно покидайте место его обнаружения, чтобы не подвергнуться облучению.
4
Современные технологии и экспериментальные установки позволяют измерить скорость света значительно точнее. В обычной физической лаборатории можно измерить ее, например, используя генератор, частотомер и волномер с антенной с изменяющейся длиной. Также в большинстве случаев, зная длину волны λ и частоту излучения ν, которая равна ν=с/λ , можно рассчитать скорость распространения излучения математическим путем.
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500