Длина, скорость и частота электромагнитной волны.
Онлайн калькулятор перевода длины волны в частоту для широкого диапазона частот, включая радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение,
видимый свет, ультрафи- олетовое излучение, рентгеновские 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
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 простейшим 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: 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 калькуляторам.
КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДЛИНЫ ВОЛНЫ ПО ЧАСТОТЕ
|
Частота электромагнитных колебаний f |
||
Показатель преломления среды (по умолч. 1) |
||
Длина волны |
КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЧАСТОТЫ ПО ДЛИНЕ ВОЛНЫ
|
Длина электромагнитной волны в вакууме λ |
||
Частота |
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.
Download Article
Download Article
Frequency, also called wave frequency, is a measurement of the total number of vibrations or oscillations made within a certain amount of time. There are a few different ways to calculate frequency based on the information you have available to you. Keep reading to learn some of the most common and useful versions.
-
1
Learn the formula. The formula for frequency, when given wavelength and the velocity of the wave, is written as: f = V / λ[1]
- In this formula, f represents frequency, V represents the velocity of the wave, and λ represents the wavelength of the wave.
- Example: A certain sound wave traveling in the air has a wavelength of 322 nm when the velocity of sound is 320 m/s. What is the frequency of this sound wave?
-
2
Convert the wavelength into meters, if necessary. If the wavelength is given in nanometers, you need to convert this value into meters by dividing it by the number of nanometers in a single meter.[2]
- Note that when working with extremely small numbers or extremely large numbers, it is generally easier to write the values in scientific notation. The values will be shown in and out of their scientific notation forms for this example, but when writing your answer for homework, other schoolwork, or other formal forums, you should stick with scientific notation.
- Example: λ = 322 nm
- 322 nm x (1 m / 10^9 nm) = 3.22 x 10^-7 m = 0.000000322 m
Advertisement
-
3
Divide the velocity by the wavelength. Divide the velocity of the wave, V, by the wavelength converted into meters, λ, in order to find the frequency, f.[3]
- Example: f = V / λ = 320 / 0.000000322 = 993788819.88 = 9.94 x 10^8
-
4
Write your answer. After completing the previous step, you will have completed your calculation for the frequency of the wave. Write your answer in Hertz, Hz, which is the unit for frequency.
- Example: The frequency of this wave is 9.94 x 10^8 Hz.
Advertisement
-
1
Learn the formula. The formula for the frequency of a wave in a vacuum is almost identical to that of a wave not in a vacuum. Since there are no outside influences on the velocity of the wave, though, you would use the mathematical constant for the speed of light, which electromagnetic waves would travel at under these conditions. As such, the formula is written as: f = C / λ[4]
- In this formula, f represents frequency, C represents the velocity or speed of light, and λ represents the wavelength of the wave.
- Example: A particular wave of electromagnetic radiation has a wavelength of 573 nm when passing through a vacuum. What is the frequency of this electromagnetic wave?
-
2
Convert the wavelength into meters, if necessary. When the problem gives you the wavelength in meters, no further action is needed. If, however, the wavelength is given in micrometers, you need to convert this value into meters by dividing it by the number of micrometers in a single meter.
- Note that when working with extremely small numbers or extremely large numbers, it is generally easier to write the values in scientific notation. The values will be shown in and out of their scientific notation forms for this example, but when writing your answer for homework, other schoolwork, or other formal forums, you should stick with scientific notation.
- Example: λ = 573 nm
- 573 nm x (1 m / 10^9 nm) = 5.73 x 10^-7 m = 0.000000573
-
3
Divide the speed of light by the wavelength. The speed of light is a constant, so even if the problem does not provide you with a value, the value remains 3.00 x 10^8 m/s. Divide this value by the wavelength converted into meters.[5]
- Example: f = C / λ = 3.00 x 10^8 / 5.73 x 10^-7 = 5.24 x 10^14
-
4
Write your answer. With this, you should have calculated the value of the frequency of the wave. Write your answer in Hertz, Hz, the unit for frequency.
- Example: The frequency of this wave is 5.24 x 10^14 Hz.
Advertisement
-
1
Learn the formula. Frequency and the time taken to finish a single wave oscillation are inversely proportional. As such, the formula for calculating frequency when given the time taken to complete a wave cycle is written as: f = 1 / T
- In this formula, f represents frequency and T represents the time period or amount of time required to complete a single wave oscillation.
- Example A: The time for a certain wave to complete a single oscillation is 0.32 seconds. What is the frequency of this wave?
- Example B: In 0.57 seconds, a certain wave can complete 15 oscillations. What is the frequency of this wave?
-
2
Divide the number of oscillations by the time period. Usually, you will be told how long it takes to complete a single oscillation, in which case, you would just divide the number 1 by the time period, T. If given a time period for numerous oscillations, however, you will need to divide the number of oscillations by the overall time period required to complete them.[6]
- Example A: f = 1 / T = 1 / 0.32 = 3.125
- Example B: f = 1 / T = 15 / 0.57 = 26.316
-
3
Write your answer. This calculation should tell you the frequency of the wave. Write your answer in Hertz, Hz, the unit for frequency.
- Example A: The frequency of this wave is 3.125 Hz.
- Example B: The frequency of this wave is 26.316 Hz.
Advertisement
-
1
Learn the formula. When told the angular frequency of a wave but not the standard frequency of that same wave, the formula to calculate the standard frequency is written as: f = ω / (2π)[7]
- In this formula, f represents the frequency of the wave and ω represents the angular frequency. As with any mathematical problem, π stands for pi, a mathematical constant.
- Example: A particular wave rotates with an angular frequency of 7.17 radians per second. What is the frequency of that wave?
-
2
Multiply pi by two. In order to find the denominator of the equation, you need to double the value of pi, 3.14.
- Example: 2 * π = 2 * 3.14 = 6.28
-
3
Divide the angular frequency by the double of pi. Divide the angular frequency of the wave, given in radians per second, by 6.28, the doubled value of pi.[8]
- Example: f = ω / (2π) = 7.17 / (2 * 3.14) = 7.17 / 6.28 = 1.14
-
4
Write your answer. This final bit of calculation should indicate what the frequency of the wave is. Write your answer in Hertz, Hz, the unit for frequency.
- Example: The frequency of this wave is 1.14 Hz.
Advertisement
Add New Question
-
Question
What is the frequency if 80 oscillations are completed in 1 second?
Frequency is the number of oscillations completed in a second. The answer would be 80 Hertz.
-
Question
Do atoms have a frequency and, if so, does it mean everything vibrates?
Atoms have energy. Energy is often characterized as vibration. Vibration possesses frequency. So, yes, everything could be thought of as vibrating at the atomic level.
-
Question
What’s the definition of frequency?
The rate at which a vibration occurs that constitutes a wave, either in a material (as in sound waves), or in an electromagnetic field (as in radio waves and light), usually measured per second. The rate at which something occurs or is repeated over a particular period of time or in a given sample.
See more answers
Ask a Question
200 characters left
Include your email address to get a message when this question is answered.
Submit
Advertisement
Thanks for submitting a tip for review!
Things You’ll Need
- Calculator
- Pencil
- Paper
References
About This Article
Article SummaryX
To calculate the frequency of a wave, divide the velocity of the wave by the wavelength. Write your answer in Hertz, or Hz, which is the unit for frequency. If you need to calculate the frequency from the time it takes to complete a wave cycle, or T, the frequency will be the inverse of the time, or 1 divided by T. Display this answer in Hertz as well. Keep reading to learn how to calculate frequency from angular frequency!
Did this summary help you?
Thanks to all authors for creating a page that has been read 1,511,957 times.
Did this article help you?
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Частота (или частота волны) — это число полных колебаний или циклов волны, совершенных в единицу времени. Есть несколько различных способов вычислить частоту в зависимости от данной вам информации.
-
1
Формула: f = V / λ[1]
- где f — частота, V — скорость волны, λ — длина волны.
- Пример: вычислите частоту звуковой волны, если длина волны равна 322 нм, а скорость звука равна 320 м/сек.
-
2
Преобразуйте единицы измерения длины волны в метры (если необходимо). Если длина волны дается в нанометрах, вам нужно конвертировать это значение в метры, разделив его на количество нанометров в одном метре.[2]
- Обратите внимание, что при работе с очень малыми или очень большими числами лучше записывать их в экспоненциальном формате. В этой статье числа будут даны как в обычном, так и в экспоненциальном формате.
- Пример: λ = 322 нм
- 322 нм x (1 м / 10^9 нм) = 3,22 x 10^-7 м = 0,000000322 м
-
3
Разделите скорость волны на ее длину. Для вычисления частоты (f) разделите скорость волны (V) на ее длину (λ), выраженную в метрах.[3]
- Пример: f = V / λ = 320 / 0.000000322 = 993788819,88 = 9,94 x 10^8
-
4
Запишите ответ. Рядом поставьте единицу измерения частоты — Герц (Гц).
- Пример: частота этой волны равна 9,94 х 10^8 Гц.
Реклама
-
1
Формула: f = C / λ. Формула для вычисления частоты волны в вакууме практически идентична формуле для вычисления частоты волны в средах. В вакууме не существует факторов, влияющих на скорость волны, поэтому в формуле используется постоянная величина скорости света, с которой распространяются электромагнитные волны в вакууме.[4]
- В формуле f — частота, С — скорость света, λ — длина волны.
- Пример: вычислите частоту электромагнитной волны, если ее длина равна 573 нм.
-
2
Преобразуйте единицы измерения длины волны в метры (если необходимо). Если длина волны дается в нанометрах, вам нужно конвертировать это значение в метры, разделив его на количество нанометров в одном метре.
- Обратите внимание, что при работе с очень малыми или очень большими числами лучше записывать их в экспоненциальном формате. В этой статье числа будут даны как в обычном, так и в экспоненциальном формате.
- Пример: λ = 573 нм
- 573 нм х ( 1 м / 10^9 нм) = 5,73 х 10^-7 м = 0,000000573
-
3
Разделите скорость света на длину волны. Скорость света является постоянной величиной, которая равна 3,00 х 10^8 м/с. Разделите эту величину на длину волны (в метрах).[5]
- Пример: f = С / λ = 3,00 х 10^8 / 5,73 х 10^-7 = 5,24 х 10^14
-
4
Запишите ответ. Рядом поставьте единицу измерения частоты — Герц (Гц).
- Пример: частота этой волны равна 5,24 х 10^14 Гц.
Реклама
-
1
Формула: f = 1 / T.[6]
Частота обратно пропорциональна времени, которое необходимо для совершения одного колебания волны.- В формуле f — частота, Т — время, которое необходимо для совершения одного колебания волны.
- Пример А: вычислите частоту волны, если ей необходимо 0,32 с для совершения одного колебания.
- Пример B: за 0,57 секунд волна совершает 15 колебаний. Вычислите частоту этой волны.
-
2
Разделите число колебаний на время. Если в задаче дано время, затрачиваемое на 1 колебание, то в этом случае просто разделите 1 на время (Т). Если в задаче дано время, затрачиваемое на несколько колебаний, то в этом случае разделите данное количество колебаний (n) на время (Т).[7]
- Пример А: f = 1 / T = 1 / 0,32 = 3,125
- Пример B : f = n / T = 15 / 0,57 = 26,316
-
3
Запишите ответ. Рядом поставьте единицу измерения частоты — Герц (Гц).
- Пример А: частота волны равна 3,125 Гц.
- Пример B: частота волны равна 26,316 Гц.
Реклама
-
1
Формула: f = ω / (2π)[8]
- где f — частота, ω — угловая частота, π — число Пи (математическая константа).
- Пример: волна вращается с угловой частотой 7,17 радиан в секунду. Вычислите частоту этой волны.
-
2
Умножьте Пи на два.
- Пример: 2 * π = 2 * 3,14 = 6,28
-
3
Разделите угловую частоту (в радианах в секунду) на удвоенное число пи (6,28).[9]
- Пример: f = ω / (2π) = 7,17 / (2 * 3,14) = 7,17 / 6,28 = 1,14
-
4
Запишите ответ. Рядом поставьте единицу измерения частоты — Герц (Гц).
- Пример: частота волны равна 1,14 Гц.
Реклама
Что вам понадобится
- Калькулятор
- Карандаш
- Бумага
Об этой статье
Эту страницу просматривали 113 794 раза.
Была ли эта статья полезной?
Как вычислить частоту
Частота – физическая величина, отражающая число колебаний в механическом, электромагнитном или ином процессе. Помимо обычной линейной частоты, рассматривают циклическую (угловую) частоту при вращении тел. Нахождение данных величин в различных задачах осуществляется с использованием известных формул, соотношений параметров тел и показателей их движения.
Инструкция
В начале решения любой задачи приведите все известные величины к единицам, принятым в системе СИ. Линейная частота измеряется в герцах (Гц), циклическая – в радианах за одну секунду.
При решении задачи на распространение волн с известной длиной и скоростью колебаний вычислите их частоту по формуле: F=v/λ, где λ — длина волны (м), v — скорость распространения колебаний в среде (м/с). Если в задаче задан лишь период T (с) совершаемых телом колебаний, частота находится из соотношения: F=1/T (Гц).
Чтобы узнать линейную частоту колебаний F через заданную циклическую в момент вращения тела, используйте следующее выражение: F=ω/(2*π), где ω — циклическая частота (рад/с), π – константа, примерно равная 3,14. Отсюда можно вывести и обратную формулу нахождения циклической частоты по заданному значению линейной: ω=2*π*F.
Допустим задана колебательная система, состоящая из подвешенного груза известной массы M (м) и пружины с определенной жесткостью k (Н/м). Вычислите частоту колебаний груза F, проведя следующие действия. Найдите период колебаний по формуле T=2*π √(M/k), подставьте известные значения и высчитайте период в секундах. По выше приведенной формуле определите частоту колебаний подвешенного тела: F=1/T (Гц).
При решении задач из раздела электродинамики рассматривается электромагнитный колебательный контур. Пусть он состоит из пары параллельно соединенных конденсаторов емкостью С (Ф) и катушки индуктивности L (Гн). Вычислить частоту собственных колебаний можно по формуле: ω = 1/√(L*C) (рад/c).
Если значение силы тока I (А) задано следующим уравнением i = 0,28*sin70*π*t (t — выражено в секундах) и при этом требуется вычислить циклическую ω и линейную частоту F колебаний, выполните следующие действия. В общем виде уравнение синусоидального тока выглядит так: i = Im*sin(ωt+φ0). Следовательно в данном случае известно, что амплитуда колебаний Im = 0,28 А, начальная фаза φ0 равна нулю, угловая (циклическая) частота ω = 70*π рад/c, так как она является в заданном уравнении коэффициентом при t. Отсюда вычислите линейную частоту F = ω/(2*π) = 70*π/(2*π) = 35 Гц.
Видео по теме
Источники:
- линейная частота
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Длина волны — важный физический параметр, необходимый для решения многих задач акустики и радиоэлектроники. Ее можно высчитать несколькими способами, в зависимости от того, какие параметры заданы. Удобнее всего это делать, зная частоту или период и скорость распространения.
Формулы
Основная формула, которая отвечает на вопрос о том, как найти длину волны через частоту, представлена ниже:
l = v/u
Здесь l — длина волны в метрах, v — скорость ее распространения в м/c, u — линейная частота в герцах.
Поскольку частота связана с периодом обратным соотношением, предыдущее выражение можно записать иначе:
l =vT
Т — период колебаний в секундах.
Можно выразить этот параметр через циклическую частоту и фазовую скорость:
l = 2pi*v/w
В этом выражении w — циклическая частота, выраженная в радианах за секунду.
Частота волны через длину, как можно заметить из предыдущего выражения, находится следующим образом:
u = v/l
Рассмотрим электромагнитную волну, которая распространяется в веществе с показателем преломления n. Тогда частота волны через длину выражается следующим отношением:
u = c/(l*n)
Если она распространяется в вакууме, то n = 1, и выражение приобретает следущий вид:
u = c/l
В последней формуле частота волны через длину выражается с помощью константы с — скорости света в вакууме, с = 300000 км/c.
Волны де Бройля
Для этих волн формулы будут иметь несколько иной вид. Они определяют плотность вероятности и используются в квантовой механике для нахождения параметров рассматриваемой частицы. Длина и частота определяются так:
l = h/p
u = E/h
h — постоянная Планка, p — импульс частицы, Е — энергия частицы.
Примененение
Приведенные формулы можно использовать для нахождения параметров как электромагнитных, так и волн другой природы, в вакууме, воздухе или другой среде. Чтобы определить, как выражается частота волны через длину или наоборот, нужно знать скорость ее распространения и свойства среды. Электромагнитная будет быстрее всего двигаться в вакууме или воздухе, из-за низкой электрической и магнитной проницаемости, поскольку ее скорость обратно пропорциональна корню из произведения этих параметров.
Со звуковой волной будет уже другая ситуация. Скорость звука в твердых телах и жидкостях больше, чем в воздухе. Наивысшая скорость будет в железе и литии (около 6000 м/c), стекле — 4800 (м/c), золоте, серебре, платине. Скорость звука в твердых и жидких средах определяется с помощью довольно сложных зависимостей, с учетом плотности среды и модуля Юнга.