Vemo, da tako električni kot tudi magnetno polja potujejo v obliki valov in motenj teh polj imenujemo svetloba. Na primer, ko kamen vržete v tolmun, lahko opazimo valove v krožni obliki, ki se premikajo od kamna navzven. Podobno kot ti valovi ima vsako svetlobno valovanje zaporedje visokih točk, ki je znano kot grebeni, kjer je električno polje največje, zaporedje nizkih točk pa kot korita, kjer je električno polje najnižje. Razdalja med dvema grebenoma valov se imenuje valovna dolžina in tudi za korita bo enaka. Število valov, ki tečejo skozi določeno točko v 1 sekundi, je znano kot frekvenca in se izračuna v ciklih / sekundo, znanih kot HZ (Hertz). Ta članek obravnava razmerje med valovno dolžino in frekvenco.
Razmerje med valovno dolžino in frekvenco
Odnos med valovno dolžino in frekvenco razpravlja predvsem o tem, kaj je frekvenca, kakšna je valovna dolžina in njeno razmerje.
Kaj je frekvenca?
Frekvenco lahko definiramo kot število valovalnih nihanj za vsako enoto časa, izračunano v Hz (herci). Razpon frekvence, ki jo slišijo ljudje, je od 20 Hz do 20000 Hz. Če je zvočna frekvenca nad obsegom človeških ušes, je znana kot ultrazvok. Podobno, če je zvočna frekvenca manjša od dosega človeških ušes, je znana kot infrazvok.
Enačba frekvence (f) je = 1 / T
Kje
f = frekvenca
T = Časovno obdobje
Kaj je valovna dolžina?
Valovna dolžina (razdalja / dolžina) lahko definiramo kot razdaljo med dvema bližnjima točkama znotraj faze. Zato sta dva sosednja vrha, ki sta sicer vdolbina na valovanju, ločena na razdalji ene valovne dolžine. Valovno dolžino vala lahko opišemo s simbolom 'λ' lambda.
valovna dolžina
Valovna dolžina je razdalja med dvema grebenoma ali dvema koritoma v valu. Najvišja točka vala je greben, medtem ko je najnižja točka vala korito. Enote valovne dolžine so metri, cms, mms, nms itd.
Enačba valovne dolžine (λ) je = λ = v / f
Kje
V = fazna hitrost ali hitrost
f = frekvenca
Kako so valovna dolžina in frekvenca povezani?
Potovanje po elektromagnetni ali EM valovi se lahko izvajajo s hitrostjo 299.792 km / sek. To je ena pomembnih značilnosti. Na voljo so številne vrste valov, ki se razlikujejo glede na frekvenco in valovno dolžino. Hitrost svetlobe lahko določimo tako, da se frekvenca EM vala pomnoži z njegovo valovno dolžino.
Hitrost svetlobe = valovna dolžina * frekvenca nihanja
Zgornja enačba se uporablja za odkrivanje frekvence ali valovne dolžine EM vala z delitvijo meritve s svetlobno hitrostjo, da dobimo novo meritev.
Razmerje med frekvenco in valovno dolžino
Razmerje med valovno dolžino in frekvenco svetlobe lahko obstaja, kadar visokofrekvenčni val potuje hitreje kot prej po vrvi. Na neki stopnji tega lahko opazimo, da se valovna dolžina spremeni v krajšo. Tako moramo natančno vedeti, kakšen je ta odnos.
razmerje med valovno dolžino in frekvenco
Druga količina je časovno obdobje, ki ga lahko uporabimo za ponazoritev signala. Določimo ga lahko tudi, kdaj si vzamemo čas za dokončanje nihanja. Ker frekvenca določa število nihanj vala in jo lahko izrazimo kot,
Frekvenca = 1 / T časovno obdobje ali f = 1 / T
Vsak položaj na signalu doseže enako hitrost po enem obdobju, saj gre signal skozi eno nihanje skozi posamezno stopnjo. To se zgodi, ko vsaka seja rezultat nihanja potuje skozi valovno dolžino znotraj ene faze, da se zapre.
Hitrost vala (v) lahko opišemo kot prostor, ki ga potujemo skozi val za vsako enoto časa. Če bi verjeli, da signal v enem obdobju prepotuje razdaljo ene valovne dolžine,
V = λ / T
Zato vemo, da je T = 1 / f, zato lahko zgornjo enačbo izrazimo kot,
V = f λ
Hitrost vala je enaka zmnožku njegove valovne dolžine in frekvence, kar pomeni povezavo med tema dvema.
Razmerje med vodeno valovno dolžino in odsevno frekvenco
Vodena valovna dolžina in mejna frekvenca se vodijo v nadaljevanju.
Vodilna valovna dolžina
Vodeno valovno dolžino lahko definiramo kot prostor med dvema enakovrednima faznima ravninama z valovodom. Ta valovna dolžina je funkcija, ki se uporablja za delovanje tako frekvence kot valovne dolžine z nizko mejo. Enačba vodilne valovne dolžine je prikazana spodaj.
λguide = λfreespace / √ ((1- λfreespace) / λcutoff) 2
λguide = c / f x1 / √1- (c / 2af) 2
To se v glavnem uporablja pri načrtovanju porazdeljenih formacij znotraj valovoda. Na primer, če načrtujemo diodno stikalo, kot je PIN dioda z ločenima dvema ranžirnima diodama z valovnima dolžinama 3/4, v svoji zasnovi uporabite vodilno valovno dolžino (3/4). V valovodu ga vodena valovna dolžina dalj časa primerja v prostem prostoru.
Odsevne frekvence
Obstajajo različne vrste načinov prenosa, ki podpirajo valovod. Toda običajni način prenosa znotraj pravokotnega valovoda je znan kot TE10. Zgornja mejna valovna dolžina ali spodnja mejna frekvenca, uporabljena za ta način, je zelo preprosta. Zgornja mejna frekvenca je natančno eno oktavo nad spodnjo.
λ zgornja meja = 2 x a
fspodnja meja= c / 2a (GHz)
a = široka dimenzija stene
c = svetlobna hitrost
Običajne omejitve delovanja, ki se uporabljajo za pravokotni valovod, so od 125% do 189% spodnje mejne frekvence. Zato je mejna frekvenca WR90 6,557 GHz in običajni pas delovanja bo od 8,2 GHz do 12,4 GHz. Delovanje vodila se bo ustavilo pri spodnji mejni frekvenci.
Povezava med hitrostjo valovne dolžine in frekvence zvoka
Zvočni val potuje z določeno hitrostjo in ima lastnosti, kot so valovna dolžina in frekvenca. Hitrost zvoka lahko opazujete na ognjemetu. Vžig eksplozije je dobro opazen, ko se njegov zvok jasno sliši, zvočni valovi potujejo s fiksno hitrostjo, ki je v primerjavi s svetlobo veliko počasnejša.
Zvočno frekvenco lahko neposredno opazimo, ki jo imenujemo višina tona. Zvočne valovne dolžine ni mogoče neposredno zaznati, vendar obstajajo posredni dokazi o povezavi velikosti glasbila skupaj z višino tona.
Razmerje med hitrostjo zvočne valovne dolžine in frekvenco je enako za vse valove
Vw = fλ
Kjer je 'Vw' hitrost zvoka.
„F“ je frekvenca
„Λ“ je valovna dolžina.
Ko zvočni val začne potovati iz enega medija v drugega, lahko hitrost zvoka spremenite. Običajno pa je frekvenca zelo podobna, saj je podobna pogonskemu nihanju. Če se spremeni 'Vw' in frekvenca ostane enaka, po tem valovna dolžina je treba spremeniti. Ko je hitrost zvoka večja, je njegova valovna dolžina večja za določeno frekvenco.
