Как вычислить длину волны
- Перевод величин в систему СИ
- Вычисление длины волны
- Скорость света в разных средах
- Связь между скоростью света и скоростью звука
Связь между длиной волны, скоростью распространения и частотой колебаний
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.
Перевод величин в систему СИ
Перед началом осуществления вычислений необходимо перевести все величины, представленные в условии задачи, в систему СИ. Скорость распространения волн переводится в метры в секунду, частота - в герцы, циклическая частота - в радианы в секунду, длина волны - в метры. Коэффициент преломления является безразмерной величиной.
Вычисление длины волны
Для вычисления длины волны необходимо поделить скорость распространения колебаний на частоту. Если в условии задачи дана циклическая частота, необходимо предварительно вычислить обычную частоту, поделив исходную величину на 2π.
Скорость света в разных средах
Скорость света в вакууме является физической константой и равна 299 792 458 метров в секунду. В любой другой среде она немного меньше. Чем плотнее среда, тем сильнее она замедляет распространение электромагнитных колебаний. Для определения скорости света в конкретной среде необходимо найти в справочнике ее коэффициент преломления и разделить скорость света на этот коэффициент. Воздух является исключением из этого правила, так как его коэффициент преломления близок к единице, и обычно скорость света в нем принимается равной скорости света в вакууме. Однако, в определенных условиях свечение Вавилова-Черенкова может быть наблюдаемо и в воздухе. Поэтому в задачах, требующих повышенной точности вычислений, коэффициент преломления воздуха принимается равным 1,0002926. Для дистиллированной воды этот показатель равен 1,33.
Связь между скоростью света и скоростью звука
Если скорость света с увеличением плотности среды уменьшается, то скорость звука, наоборот, увеличивается. Это связано с тем, что вещество мешает распространению электромагнитных колебаний, но механические колебания не могут распространяться без него. В вакууме звуковые волны не могут перемещаться. Для вычисления скорости звука в разных средах обычно не используются коэффициенты, а берутся значения скоростей из таблицы. Например, скорость звука в воздухе при нуле градусов по Цельсию и атмосферном давлении принимается равной 331 м/с, а в дистиллированной воде у поверхности - 1 348 м/с.
