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电磁波在真空中传播速度是多少

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  • 2024-06-19 11:40:57

电磁波(Electromagnetic wave)是由方向相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场,具有波粒二象性,其粒子形态称为光子,电磁波与光子不是非黑即白的关系,而是根据实际研究的不同,其性质所体现出的两个侧面。由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电磁波在真空中速率固定,速度为光速。见麦克斯韦方程组。

电磁波伴随的电场方向,磁场方向,传播方向三者互相垂直,因此电磁波是横波。电磁波实际上分为电波和磁波,是二者的总称,但由于电场和磁场总是同时出现,同时消失,并相互转换,所以通常将二者合称为电磁波,有时可直接简称为电波。

电磁波在真空中的传播速度为3*10^8m/s。电磁波是一种同向且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场,具有波粒二象性。

电磁波是横波,无需传播介质,在真空和空气中传播速度几乎一样。由于在真空中不会受到空气分子的干扰(此干扰可以忽略不计),故而传播速度最快。

基本属性

电磁波有三大属性,即振幅(强度、光强)、频率(波长)和波形(频谱分布),对于可见光而言,这三者分别对应光颜色的明度,色相和色度,对于单一频率的电磁波而言,还有初相位的概念,其波形为正弦曲线(余弦曲线),称之为正弦波(余弦波),电磁波的波形越接近正弦波,其频谱越纯粹,单色性越好,典型的例子就是激光。

电磁波的一个重要属性是频率,它可以决定电磁波的各种性质,但是描述电磁波的频率,不一定必须用频率本身,还可以是和频率有关的物理量,常用的有波长(如果不做任何说明,则默认指真空中的波长,与频率是唯一对应关系,成反比)、光子能量(与频率成正比)、波数(波长的倒数,与频率成正比,默认为真空中的波长)和周期(与频率成反比)等。

计算

与机械波(如声波、水波和绳波)和引力波相似,电磁波具有波的性质。可以发生折射等现象。它的速度、波长、频率之间满足关系式:传播速度=波长×频率。

电磁波在空气中的传播速度为光速,波长λ=299.792458/频率F(GHz)mm≈300/频率F(GHz)mm。从同步卫星到地球的传播时间大约1/8秒。

公式

c=λf

c:波速(光速是一个常量,真空中等于299792458m/s,约等于3×108m/s) 单位:m/s

f:频率(单位:Hz,1MHz=1000kHz=1×106Hz)

λ:波长(单位:m)

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