Что такое длина волны
Волна — это распространение колебаний в пространстве. Длина волны λ (лямбда) — расстояние, на которое волна «успевает пройти» за один период колебания источника. Наглядно: расстояние между двумя соседними «гребнями» или «впадинами».
Формула длины волны
За один период T волна проходит путь, равный длине волны:
Здесь v — скорость распространения волны, ν — её частота, T — период. Из формулы следует: чем выше частота при той же скорости, тем короче длина волны.
Примеры для разных волн
- Звук (воздух, 20 °C): скорость ≈ 343 м/с. Нота «ля» (440 Гц): λ = 343/440 ≈ 0,78 м. Ультразвук медицинского аппарата (1 МГц): λ ≈ 0,34 мм.
- Видимый свет: скорость c = 3 · 10⁸ м/с. Зелёный свет: λ ≈ 530 нм; красный: λ ≈ 700 нм; фиолетовый: λ ≈ 400 нм.
- Радиоволны FM: частота ≈ 100 МГц, λ = 3 · 10⁸ / 10⁸ = 3 м — поэтому FM-антенна размером около метра эффективна.
Почему длина волны важна
Длина волны определяет, с какими объектами волна «взаимодействует»: волна огибает препятствия, соизмеримые с λ, и почти не огибает намного большие. Именно поэтому звук обходит углы зданий, а свет (нанометровые λ) — нет. Цвет видимого света тоже определяется длиной волны: рецепторы глаза реагируют на разные диапазоны λ.
Длина волны и скорость в разных средах
При переходе волны из одной среды в другую частота не меняется (она задана источником), но скорость может измениться — и тогда изменится длина волны. Например, свет в стекле замедляется: при той же частоте λ в стекле короче, чем в воздухе. Это ключ к пониманию преломления.
