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电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散

(2020-05-01 23:31:36)
分类: 文化教育

电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散

柯西色散公式:
电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散

电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散

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电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散
电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散
电磁波-光的速度、频率与折射率的关系,光的色散

  各种波长的光在水中的折射率n

  红光(656.3nm).....1.3311

  黄光(589.3nm).....1.3330

  深绿光(486.3nm)...1.3371

  紫光(404.7nm).....1.3428

  光是一种电磁波,电磁波传播不需要介质,真空中速度为光速c;电磁波的传播速度与介质有关,真空中波速最大,介质要小于真空中的波速。

  光的强度是一个物理量叫做坎特拉,其中强度与其传度播的速度是没有关系的,在真空中也会衰减。

  在光波里面,波长*频率=一个定值,所以波长越长,频率就会越小;

  波长越长,穿透力越强(容易绕过障碍物,发生衍射),反之就弱。

  在水中的时候,其波长会变短光还有一个特性就是频率不变,光速是等于频率乘以波长的,所以光速会变慢!(光的频率决定了光的颜色)。

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个人理解:

ε= hυ,υ=c/λ,

根据色散实验结论,透明物质对于波长λ不同的光的折射率n不一样,λ越小,n越大。

如何理解呢,可以这样理解,因为波长越短的光,难衍射,绕不开物质分子,容易发生碰撞偏折比较厉害,所以折射率大。

对于红橙黄绿蓝靛紫这个顺序,频率越来越高,波长越来越短,相比可知,紫光频率高,波长λ短,折射率n大

由于折射率n与波速v的关系是n=c/v,所以能够得出结论:在同一物质中,不同波长的光波的传播速度不一样,波长越短,波速越慢。

所以紫光波长短,根据n=c/v,可知折射率n大,紫光的波速慢

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色散

  关于折射率和频率的问题是色散问题.是不同频率的光进入某种介质,这些光经受到得折射率是不同的.这是介质决定的.如果频率大的光感受的折射率大,那么这样的介质叫做正常色散的介质.反之就是反常色散介质.

  正常色散特点:波长变大时,折射率值n变小,角色散率D变小

  一切无色透明介质在可见光区域均表现为正常色散。 描述正常色散时 n 与λ关系的经验公式为科希方程:n=a+b/λ^2+c/λ^4+.... a、b、c为由介质特性决定的常数,由实验得出。 当波长变化范围不大时,科希方程可取近似形式 n=a+b/λ^2 dn/dλ =-2b/λ^3 由上两式可得:λ 增大,n减小,又因为 λ f=c,所以f减小内减小,与正常色散曲线、光谱的 特点相吻合。

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  电磁波的速度与频率的关系

  电磁波(即光)的速率在真空中不变(无论任何频率)。

  电磁波的速率在介质中(如空气、水、玻璃等)速率小于真空中的速率,电磁波在介质中的速率与介质本性和电磁波频率有关。

  根据v=λf(v是电磁波的速率,λ是电磁波波长,f是电磁波的频率)

  电磁波速率在真空中不变,频率不变。 如果是同一束光,在介质中速率变小,频率不变(与在真空中一样),波长变小

  如果是不同光,频率大的电磁波速率变小的程度要比频率小的电磁波速率变小的程度大。所以频率大的电磁波在介质中的速率比频率小的电磁波在介质中的速率小

  有公式n=c/v(n是折射率,c是真空中光速,v是介质中光速)

  频率大的电磁波在同种介质中折射率比频率小的电磁波大,故速率较少

  总之,电磁波在真空中的速率恒为c,与频率无关;在介质中的速率,因不同的介质而不同,且在同一介质中,频率高的电磁波速率比频率低的电磁波速率低

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  电磁波是介质决定速度,再和频率共同决定波长.电磁波和声波在介质中的传播速度,都是由介质决定,与频率无关对吗?错误,比如介质为玻璃一定,但红光和紫光频率不同则介质中v不同,说明电磁波在介质中的传播速度与频率有关, 在真空中与频率无关

  题目:机械波的传播速度只取决于介质,和频率无关;电磁波的传播不仅取决于介质,还和频率有关.这句话错在哪了?(初三物理)

  答案: “机械波的传播速度只取决于介质,和频率无关”并没有问题;

  “电磁波的传播不仅取决于介质,还和频率有关”,“取决于介质”有点问题,因为电磁波在真空中也是可以传播的.

  但是电磁波的传播速度和介质有关,通常来说介质密度越大,电磁波的传播速度越慢.

  虽然电磁波的传播速度和频率无关,但是“传播和频率是有关的”,频率越大的电磁波,在介质中的衰减会越大.

  严格来说,这两句话不应该放在一起来说,容易造成误导.

  而且这两种波也是两种完全不同的波.

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机械波和电磁波的区别:

机械波产生的条件是:有波源,有介质,密度大了阻碍就大了;

电磁波是物质波,传播时不需要介质,可在真空中传播,波速的大小等于光速;

这两个是不同的概念。

机械波在固体里的传播速度与该固体的刚性大小有关刚性越强传播越快,气体和液体里面主要看黏度;

电磁波在介质里的传播速度要看该物质对该波的的折射率,折射率越大,速度越慢;

这两个波的传播速度和介质的密度都没有必然联系。

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