Kaip Apskaičiuoti Elektromagnetinės Bangos Ilgį?

Bangos ilgis – tai yra mažiausias atstumas, esantis tarp dviejų tos pačios fazės taškų vienoje bangoje. Šis atstumas yra žymimas vienuolikta graikų abėcėlės raide “λ”, vadinama lambda, ir matuojamas kilometrais (km) arba metrais (m). Vandens bangose šis mažiausias atstumas yra matuojamas tarp bangų viršūnių, kitaip dar vadinamų duobėmis. Akustinės bangos, kitaip dar vadinamos elektromagnetinėmis bangomis, sklidimo greitis yra vadinamas garso greičiu. Kai šios bangos pereina iš vienos terpės į kitą, tada pasikeičia jos sklidimo greitis, o to pasekoje pasikeičia ir bangos ilgis.

Elektromagnetinės bangos ilgio skaičiavimas:

Elektromagnetinių bangų ilgio apskaičiavimui yra naudojamos kelios formulės, priklausomai nuo to, kokie duomenys yra žinomi. Galima šį dydį apskaičiuoti, kai yra duotas bangos sklidimo greitis, dažnis, šviesos greitis ar periodas. Taigi, atsižvelgiant į tai, kokie duomenys yra žinomi, gali būti naudojamos tokios formulės:

  • λ = v / f, kur v – tai yra bangos sklidimo greitis, matuojamas km/s, o f – tai yra bangos dažnis, matuojamas Hz (Hercais).

Dažnis vietoj “f” raidės taip pat gali būti žymimas simboliu, panašiu į v raidę “ʋ”, todėl nenustebkite jį radę. Hercas – tai yra toks dažnis, kai per 1 sekundę įvyksta 1 svyravimas ir gali būti rašomas 1/s. Dažnis – tai yra fizikinis dydis, rodantis, kiek kartų įvykis pasikartoja per laiko vienetą. Norint apskaičiuoti dažnį, reikia padalinti pasikartojimų skaičių per tam tikrą laiko tarpą iš to laiko tarpo trukmės. Matematinė išraiška užrašoma taip: f = 1 / T.

Pavyzdys: reikia apskaičiuoti bangos ilgį, kai dažnis yra lygus 10 MHz, o bangos sklidimo greitis yra 299 792 458 m/s (šviesos sklidimo greitis vakuume). Kadangi dažnis yra duotas MHz (Megahercais), juos reikia paversti į Hz (Hercus): 10 MHz = 1 x 10⁷ Hz. Žinodami šiuos duomenis, galime reikšmes sustatyti į formulę: λ = v / f = 299 792 458 m/s / 10 000 000 Hz = 29,9792458 m = 29,98 m. Taigi, mūsų pavyzdyje bangos ilgis suapvalinus atsakymą yra 29, 98 metrai.

Šviesos greitis mažėja didėjant terpės tankiui, o garso greitis didėja. Kai kurie tipiški bangų sklidimo greičiai yra visada pastovūs ir juos galima rasti vadovėliuose arba internete, pvz.:

  • Šviesos sklidimo greitis ore arba vakuume: 299 792 458 m/s;
  • Šviesos sklidimo greitis vandenyje: 224 901 000 m/s;
  • Garso sklidimo greitis ore: 343,2 m/s;
  • Garso sklidimo greitis vandenyje (20 °C): 1 481 m/s.

Kiti elektromagnetinės bangos ilgio skaičiavimo būdai:

  • λ = cT, kur c – tai šviesos greitis, matuojamas m/s, o T – periodas, matuojamas s.

Šviesos greitis – tai yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja per vienetinį laiką, ir kuo terpė, kuria sklinda šviesa, yra tankesnė, tuo šviesos greitis yra mažesnis. Periodas – tai yra vienodais laiko tarpais pasikartojančio proceso trukmė. Be to, tai yra trumpiausias laikas tarp pasikartojimų ir atvirkštinis dydis dažniui.

  • λ = c / f, kur c – tai šviesos greitis, matuojamas m/s, o f – tai bangos dažnis, matuojamas Hz (Hercais arba 1/s).

Šviesos greitis – tai yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja per vienetinį laiką, ir kuo terpė, kuria sklinda šviesa, yra tankesnė, tuo šviesos greitis yra mažesnis. Dažnis – tai yra fizikinis dydis, rodantis, kiek kartų įvykis pasikartoja per laiko vienetą.

  • E = h c λ, kur E – tai fotono energija, matuojama džauliais (J), h – tai Planko konstanta, kuri yra lygi 6,626 x 10⁻³⁴, matuojamas J ∙ s, o c – šviesos greitis, matuojamas m/s.

Iš fotono energijos apskaičiavimo formulės galima išreikšti “λ” ir gauti tokią formulę elektromagnetinių bangų ilgio apskaičiavimui: λ = h c E. Šią formulę galima naudoti tada, kai yra žinoma fotono energija.