在光学领域的题目中,常常会遇到由于频率变化而影响其他物理量的情况。那么,今天我们就来探讨一下频率的变动究竟会如何影响其他物理量。
先前我们已经了解到紫外线具有强大的杀菌能力,这是由于紫外线的能量较高。依据光子能量公式E=hν,我们可以得出,从红橙黄绿青蓝紫的顺序来看,频率逐渐升高,能量也随之增大。若你忘记了这个能量公式,我们还可以从另一个角度理解:频率是由振源决定的,它反映了光的颜色。单位时间内振动的次数越多,我们便可形象地记住,其能量就越大。值得一提的是,频率越高,越容易引发光电效应。
在理解了频率的基础之上,我们再来看与之相关的物理量会有何变化。
在真空中,某一单色光的波长与频率的关系为λ=c/ν。频率增高时,其波长则会相应缩短。这一点,我们可以借助交通指示灯的红灯来帮助记忆。红灯波长较长,因此能够发生衍射,使得其传播距离更远,更利于在不良天气下被人发现。显然,其能量适中,否则我们的眼睛是无法承受的。
我们知道,介质中的波速v与波长λ和频率ν之间的关系为v=λν。在同一介质中,单色光的频率增大时,其波速会如何变化呢?
折射率的计算公式为n=C/v,其中c为真空中光速,v为介质中的光速。结合v=λν,由于光的颜色不变,频率不变,那么折射率n与波长λ成反比。频率越大,波长越小,介质对这种单色光的折射率也就越大。再根据n=c/v,波速则会相应减小。可以这样理解,红光的波长较长,因此它更容易发生衍射,受到的阻碍小,所以其在介质中的传播速度会更大一些。