Ποιος είναι ο τύπος για τα ελαφρά κύματα;
Τα ελαφρά κύματα είναι πιο περίπλοκα και περιγράφονται από ένα συνδυασμό εννοιών και εξισώσεων ανάλογα με το πλαίσιο. Εδώ είναι μια κατανομή:
1. Εξίσωση κύματος:
Η πιο θεμελιώδης περιγραφή ενός κύματος, συμπεριλαμβανομένων των φωτεινών κυμάτων, είναι η εξίσωση κύματος :
∂²ψ/∂t² =V² ∂²ψ/∂x²
* ψ (psi) αντιπροσωπεύει τη λειτουργία κύματος, η οποία περιγράφει το πλάτος του κύματος σε ένα δεδομένο σημείο στο χώρο και το χρόνο.
* t είναι ο χρόνος.
* x είναι θέση.
* V είναι η ταχύτητα του κύματος (ταχύτητα φωτός σε κενό, C, για το φως).
Αυτή η εξίσωση μας λέει πώς αλλάζει η λειτουργία κύματος με την πάροδο του χρόνου και του χώρου.
2. Εξίσωση ηλεκτρομαγνητικού κύματος:
Τα ελαφρά κύματα είναι ένας συγκεκριμένος τύπος ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Η συμπεριφορά τους διέπεται από τις εξισώσεις του Maxwell , ένα σύνολο τεσσάρων εξισώσεων που περιγράφουν τη σχέση μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Αυτές οι εξισώσεις μπορούν να συνδυαστούν για να αντλήσουν μια εξίσωση κύματος ειδικά για ηλεκτρομαγνητικά κύματα:
∇2e - (1/c²) ∂²e/∂t² =0
* e αντιπροσωπεύει το ηλεκτρικό πεδίο.
* C είναι η ταχύτητα του φωτός.
* ∇2 είναι ο χειριστής Laplacian, ο οποίος αντιπροσωπεύει το δεύτερο παράγωγο σε σχέση με τις χωρικές συντεταγμένες.
Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι το ηλεκτρικό πεδίο (και ομοίως το μαγνητικό πεδίο) διαδίδεται ως κύμα με την ταχύτητα του φωτός.
3. Φωτόνια:
Το φως μπορεί επίσης να περιγραφεί ως ρεύμα σωματιδίων που ονομάζονται φωτόνια. Τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή και η συμπεριφορά τους περιγράφεται από την κβαντική μηχανική.
e =hν
* e είναι η ενέργεια του φωτονίου.
* h είναι η σταθερά του Planck.
* ν είναι η συχνότητα του φωτεινού κύματος.
4. Άλλες σχετικές εξισώσεις:
Ανάλογα με τη συγκεκριμένη κατάσταση, άλλες εξισώσεις μπορεί να είναι σχετικές για να περιγράψουν τα ελαφρά κύματα, όπως:
* Η επίδραση Doppler: Εξηγεί τη μεταβολή της συχνότητας του φωτός λόγω της σχετικής κίνησης της πηγής και του παρατηρητή.
* Οι εξισώσεις Fresnel: Περιγράψτε τον προβληματισμό και τη μετάδοση του φωτός σε διεπαφές μεταξύ διαφορετικών υλικών.
* Η αρχή του Huygens-Fresnel: Εξηγεί πώς τα ελαφριά κύματα διαδίδονται και διαθλαστούν.
Συνοπτικά:
Δεν υπάρχει ούτε μία, απλή φόρμουλα για ελαφριά κύματα. Αντ 'αυτού, περιγράφονται από ένα συνδυασμό εννοιών και εξισώσεων από διαφορετικούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της θεωρίας των κλασικών κυμάτων, του ηλεκτρομαγνητισμού και της κβαντικής μηχανικής. Οι συγκεκριμένες εξισώσεις που χρησιμοποιούνται εξαρτώνται από το συγκεκριμένο φαινόμενο που μελετάται.
