光的频率计算公式,光的波长和频率怎么换算

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-01-25 05:56:50

光的频率计算公式,光的波长和频率怎么换算(1)

光速为每秒30万千米,准确的来说应该是299792458m/s,且相对于任何参考系而言都是恒定不变的。

光速代表了宇宙间最快的速度,任何有质量的物体都无法达到光速,根据质能方程可知,当一个拥有静止质量的物体在进行加速的过程中,会产生惯性质量,而速度越快,惯性质量也就越大,而惯性质量又等效于引力质量。

随着物体速度和质量的增加,继续加速就要消耗更多的能源,理论上要将一个具有静止质量的物体加速到光速,那么它的质量就会趋近于无穷大,而继续加速所需要的能量也是无穷大的,我们不可能获得无穷大的能量,所以也不可能将一个拥有静止质量的物体加速到光速。而对于没有静止质量的物质而言,它们则会以光速移动。

光的频率计算公式,光的波长和频率怎么换算(2)

为了弄清楚光的速度有多快,人类经历了不尽的努力,也承受了诸多的失败,直到牛顿的时代,一个像样的光速数据才正式出炉,不过牛顿所测量出的光速其实是非常粗略的,准确度只达到了真实光速的70%左右。

直到1972年,埃尔森通过测量甲烷激光的波长和频率,才得出了一个极为精确的光速数据,那就是299792.4km/s到299792.6km/s之间,在得知了准确的光速数据之后,人类对一些标准进行了重新定义。当我们对于光速恒定不变的缘由一知半解的时候,很容易对此产生质疑,但你可能不知道,如果光速会变化也就意味着我们身边的所有事物的长度都会发生变化,因为现在所使用的长度单位其实就是以光速来定义的。

光的频率计算公式,光的波长和频率怎么换算(3)

1983年,国际计量大会对“米”这个长度单位进行了重新定义,规定每秒钟光传播距离的1/299792458为一米,从此,人类有了一个最为精确的“米”的概念。

如果你还是对光速有所怀疑,那么不妨自己动手来测一测。历史上,人类为了得到准确的光速数据,的确是花费了很多的努力,但在今天,我们要想测量光速,那么只需要一台微波炉和一块可融化的小食品就可以了。当然,在家里测量得出的光速肯定无法做到高度精确,但是这个数据也绝对要超越牛顿时代所测得的。那么到底怎么做呢?首先,我们得先明白光是什么,光具有波粒二象性,它实际上是属于电磁波的一种,也就是说电磁波的传播速度就是光传播的速度。

光的频率计算公式,光的波长和频率怎么换算(4)

光是一种电磁波,同样的,微波炉所发射的微波同样也是一种电磁波。

既然微波和光本质上都是电磁波,那么我们只需要测量微波的速度就可以对光速进行验证。在进行测量之前,我们只需要准备两样东西,一台微波炉以及一块可融化的食品,比如黄油。注意,微波炉要那种不会转的,如果你家的微波炉是转盘式的,那么没关系,把转盘拿掉就可以了。

首先,将黄油放在微波炉的中间,然后开始加热,注意,加热的时间一定要短。微波炉能够加热食物的原理简言之就是利用微波使食物内部的微粒发生震荡,从而实现升温,所以食物是从内部的几个点开始升温的,如果加热时间太长,整块黄油都融化了,就什么都看不出来了。

光的频率计算公式,光的波长和频率怎么换算(5)

让微波炉几秒几秒进行加热,然后注意观察,你会发现现在黄油上有几个点开始升温融化。

微波是一种横波,它会呈波浪状从上而下穿过食物,再由下而上穿上来,然后再穿下去,这样就是一个完整的周期,所以计算黄油上两个融化点中心的距离就是半个波长,知道了波长以后,我们再来看看微波炉的频率,这个微波炉的标签上都是有标注的。

​接下来,翻开物理书,找到那个简单的公式,波速=波长X频率,用我们在黄油上所测得的波长,再乘以微波炉上标示的频率,这样就得出了微波的速度,也就是得出了光速。当然了,由于我们测量黄油上两个融化的点很难做到非常精确,所以得出的数据一定是有误差的,但是也与299792458这个数字非常接近了。

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