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光的波长和频率的关系

2026-01-26 15:10:45
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光的波长和频率的关系】光是一种电磁波,具有波动性,其基本特性包括波长和频率。波长(λ)是指光波在空间中一个完整周期内传播的距离,而频率(f)则是指单位时间内光波完成周期变化的次数。两者之间存在密切的联系,这种关系由光速(c)所决定。

根据物理公式,光的波长、频率与光速之间的关系为:

$$

c = \lambda \times f

$$

其中,光速 $ c $ 在真空中约为 $ 3 \times 10^8 $ 米/秒。该公式表明,在真空中,光的波长与频率成反比关系:波长越长,频率越低;波长越短,频率越高。

不同波长的光对应不同的颜色和能量。例如,可见光范围内的波长从约400纳米(紫色)到700纳米(红色),对应的频率则从约 $ 7.5 \times 10^{14} $ 赫兹(Hz)到 $ 4.3 \times 10^{14} $ Hz。

光的波长与频率对照表

波长(nm) 频率(Hz) 光的颜色 能量(eV)
400 $ 7.5 \times 10^{14} $ 紫色 3.1
450 $ 6.7 \times 10^{14} $ 蓝色 2.76
500 $ 6.0 \times 10^{14} $ 绿色 2.48
550 $ 5.5 \times 10^{14} $ 黄绿色 2.26
600 $ 5.0 \times 10^{14} $ 橙色 2.07
650 $ 4.6 \times 10^{14} $ 红色 1.91

注:能量(eV)计算公式为 $ E = \frac{hc}{\lambda} $,其中 $ h $ 是普朗克常数(约 $ 6.626 \times 10^{-34} $ J·s)。

总结

光的波长和频率是描述其波动特性的两个关键参数,它们通过光速相互关联。理解这一关系有助于我们更好地认识光的性质及其在不同领域的应用,如光学、通信、天文学等。通过调整波长或频率,可以控制光的能量和传播方式,从而实现各种技术目标。

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