Частота волн: Частота и длина волны — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Ультразвук: шаг в медицину

Сегодня сложно представить медицинскую диагностику без такого метода, как ультразвуковое исследование. Появившись в середине прошлого века, УЗИ-сканеры произвели настоящую революцию в медицине. Ультразвуковая диагностика продолжает активно развиваться. На смену обычной двухмерной картинке приходят новые технологии. Недавно первый отечественный УЗИ-сканер экспертного класса производства «Калугаприбор» концерна «Автоматика» представил холдинг «Швабе», отвечающий за маркетинговую стратегию и продажи этого оборудования.

О том, что такое ультразвук, как появились УЗИ-сканеры и о новейшей технологии 5D в ультразвуковом исследовании – в нашем материале.

На ультразвуковой волне

Многие помнят определение звука из школьного учебника по физике: «Звуковыми волнами или просто звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом».

Таким образом, диапазон звуковых волн лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц. Звуки именно такой частоты способен слышать человек. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой выше 20 кГц – ультразвуком.

В то время как человеку инфразвук и ультразвук недоступны, многие живые существа вполне нормально общаются в этих частотах. Например, слон различает звук частотой от 1 Гц, а в верхнем пределе слышимости лидируют дельфины – максимум слухового восприятия у них доходит до 150 кГц. Кстати, ультразвук вполне способны уловить собаки и кошки. Собака может слышать звук до 70 кГц, а верхний порог звукового диапазона у кошек равен 30 Гц.

Если для некоторых животных ультразвук – обычный способ общения, то людям о наличии в природе «невидимых» звуковых волн лишь приходилось догадываться. Опыты в этой сфере проводил еще Леонардо да Винчи в XV веке. Но открыл ультразвук в 1794 году итальянец Ладзаро Спалланцани, доказав, что летучая мышь с заткнутыми ушами перестает ориентироваться в пространстве.

УЗИ: физические основы

В XIX веке ультразвук произвел настоящий бум в научной среде, стали проводиться первые научные опыты. Например, в 1822 году, погрузив в Женевское озеро подводный колокол, удалось вычислить скорость звука в воде, что предопределило рождение гидроакустики.

Ближе к концу века, в 1890 году, учеными Пьером и Жаком Кюри было открыто физическое явление, которое вошло в основу ультразвукового исследования. Братья Кюри обнаружили пьезоэлектрический эффект. Заключается он в том, что при механической деформации некоторых кристаллов между их поверхностями возникает электрическое напряжение.

Пьер Кюри и кварцевый пьезоэлектрометр

На основе таких пьезокерамических материалов и создается главный компонент любого УЗИ-оборудования – преобразователь, или датчик, ультразвука. На пьезоэлементы подается ток, который преобразуется в механические колебания с излучением ультразвуковых волн.

Пучок ультразвуковых волн распространяется в тканях организма, часть его отражается и возвращается обратно к пьезоэлементу. Основываясь на времени прохождения волны, оценивается расстояние.

Ультразвук в медицине: от лечения артрита до диагностики

В медицине ультразвук вначале использовали как метод лечения артритов, язвенной болезни желудка, астмы. Было это в начале 30-х годов прошлого века. Считалось, что ультразвук обладает противовоспалительным, анальгезирующим, спазмолитическим действием, также усиливает проницаемость кожи. Кстати, сегодня на этом основан фонофорез – метод физиотерапии, когда вместо обычного геля для УЗИ наносится лечебное вещество, а ультразвук помогает препарату глубже проникать в ткани.

Но свое основное применение в области медицины ультразвук нашел как метод диагностики. Основателем УЗИ-диагностики считается австрийский невролог, психиатр Дьюссик. В 1947 году он рассмотрел опухоль мозга, учитывая интенсивность, с которой ультразвуковая волна проходила сквозь череп пациента.

Настоящий прорыв в развитии ультразвуковой диагностики произошел в 1949 году, когда в США был создан первый аппарат для медицинского сканирования. Это устройство мало чем напоминало современные УЗИ-сканеры. Оно представляло собой резервуар с жидкостью, в которую помещался пациент, вынужденный долгое время сидеть неподвижно, пока вокруг него передвигался сканер брюшной полости – сомаскоп. Но начало было положено. УЗИ-сканеры совершенствовались очень стремительно, и к середине 60-х годов они стали приобретать привычный вид с мануальными датчиками.

Благодаря развитию микропроцессорной технологии в течение 1980-1990-х годов качество УЗИ намного улучшилось. В это время ультразвуковую диагностику стали активно применять в различных областях медицины, оценив ее безвредность по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией. Особо широкое применение ультразвук нашел в акушерстве и гинекологии.

Уже в конце 1990-х годов во многих странах УЗИ стало стандартным исследованием, с помощью которого определяли срок беременности, выявляли пороки развития плода.

Взгляд изнутри: современные технологии в УЗИ

Сегодня отечественное здравоохранение закупает у зарубежных поставщиков порядка 3 тысяч УЗИ-сканеров в год. Дело в том, что до последнего времени такие устройства не выпускались серийно в России.

Эксперименты по применению ультразвука проводились и у нас в стране. В 1954 году в институте акустики Академии наук СССР даже появилось специализированное отделение, а в 1960-е годы был налажен выпуск отечественных УЗИ-сканеров. Но все они так и остались в статусе экспериментальных, не получили массового применения на практике, а к 1990-м годам и вовсе были замещены импортными аналогами.

В прошлом году Ростех в рамках программы импортозамещения наладил серийное производство российских УЗИ-сканеров – «РуСкан 50» и «РуСкан 60» на мощностях «Калугаприбор», входящего в концерн «Автоматика».

Они относятся к среднему и высокому классу, в них применяются новейшие технологии, такие как 3D/4D-изображение, а также эластография, то есть УЗИ с применением дополнительного фактора – давления, помогающего по характеру сокращения тканей определять патологические изменения.

Методы ультразвуковой диагностики продолжают активно развиваться. В этом году к производственной линейке Ростех добавил аппараты экспертного класса. Госкорпорация представила новинку на форуме БИОТЕХМЕД – «РуСкан 65М» в рамках экспозиции холдинга «Швабе», который реализует маркетинговую стратегию и осуществляет продажи изделия. Это первый отечественный УЗИ-сканер экспертного класса.

Что означает определение «экспертный» в классификации УЗИ-сканеров? Основной критерий – это разрешающая способность. Здесь используются высокоплотные датчики, способные различать мельчайшие детали структур. Как упоминалось выше, каждый преобразователь имеет определенный набор пьезоэлементов. В аппаратах недорогого класса плотность этих элементов невысока. Чем больше плотность, тем более точной и достоверной будет диагностика.

Второй, не менее важный критерий – какой набор программ заложен в данном оборудовании. Для того чтобы обеспечивать высокий уровень исследования, как правило, применяют очень дорогие пакеты программного обеспечения. Это позволяет визуализировать наиболее тонкие детали, изменения структур органов, сосудов и тканей. Кстати, в «РуСкан 65М» программное обеспечение – российского производства.

В новом изделии не только улучшено качество получаемого изображения, но и внедрены автоматизированные методы его обработки и анализа. Так, визуальную оценку плода осуществляет программа реконструкции полупрозрачного 3D УЗИ Crystal Vue, которая за счет усиления визуализации одновременно наружных и внутренних структур в одном реконструированном трехмерном изображении позволяет увеличить информативность и диагностическую достоверность исследования за счет повышения контрастности и подсветки внутренних структур дополняет объемное изображение морфологической информацией об объекте исследования, повышая точность диагностики.

Среди других технологий новинки – программа автоматического анализа образований молочной железы S-Detect Breast. Еще одна функция изделия – фантастическая 5D Heart Color, которая реконструирует девять проекций сердца плода с одновременным отображением кровотока. Полученные данные позволяют наиболее детально оценить сердце на предмет врожденных патологий.

Таким образом, в течение нескольких десятилетий применение УЗИ в медицине претерпело огромные изменения, особенно в акушерстве: от простого измерения размеров плода до детальной оценки его кровотока и внутренних органов. То, что было технически невозможно еще совсем недавно, сегодня превращается в привычную составляющую рутинного ультразвукового исследования.

Ритмы головного мозга | Мультирезонанс

Бета—волны

самые быстрые. Их частота варьируется, в классическом варианте, от 14 до 42Гц (а по некоторым современным источникам, — более чем 100 Герц). В обычном бодрствующем состоянии, когда мы с открытыми глазами наблюдаем мир вокруг себя, или сосредоточены на решении каких-то текущих проблем, эти волны, преимущественно в диапазоне от 14 до 40 Герц, доминируют в нашем мозге.

Бета-волны обычно связаны с бодрствованием, пробужденностью,
сосредоточенностью, познанием и, в случае их избытка, — с беспокойством, страхом и паникой. Недостаток бета-волн связан с депрессией, плохим избирательным вниманием и проблемами с запоминанием информации.

Ряд исследователей обнаружили, что некоторые люди имеют очень высокий уровень напряжения, включая высокую мощность электрической активности мозга в диапазоне быстрых бета волн, и очень низкую мощность волн релаксации в альфа и тета диапазоне. Люди такого типа так же часто демонстрируют характерное поведение, как курение, переедание, азартные игры, наркотическую или алкогольную зависимость.

Это обычно успешные люди, потому что гораздо более чувствительны к внешним стимулам и реагируют на них значительно быстрее, чем остальные. Но для них ординарные события могут показаться крайне стрессовыми, заставляя искать способы понижения уровня напряжения и тревоги через прием алкоголя и наркотиков.

Повышенный уровень напряжения — это одна из разновидностей нарушения баланса нейрорегуляторов в организме. Очевидно, что у таких людей соответствующая стимуляция мозга может значительно понизить уровень бета активности и, соответственно, повысить релаксирующие альфа и тета ритмы.

Например, HenryAdams, Ph.D. — основатель «Национального института ментального здоровья» (NationalInstituteofMentalHealth) и ведущий специалист исследовательских программ по алкоголизму в госпитале святой Элизабеты (St. Elizabeth’sHospital, Washington, D.C.) установил, что самые «горькие» пьяницы только после одной сессии альфа-тета релаксации, сопровождаемой короткими антиалкогольными внушениями, в течение последующих двух недель понизили уровень употребления алкоголя на 55%.

В интервью корреспонденту доктор Adams заявил: «… это очень эффективная методика вместе с тем проста в подготовке и применении, свободна от существенного риска, какой-либо опасности и побочных медицинских эффектов. Теперь уже доказано, что она значительно уменьшает проявления абстинентного синдрома, обеспечивает состояние глубокой релаксации и тем самым уменьшает желание принимать наркотики…».

Альфа—волны

возникают, когда мы закрываем глаза и начинаем пассивно расслабляться, не думая ни о чем. Биоэлектрические колебания в мозге при этом замедляются, и появляются «всплески» альфа-волн, т. е. колебаний в диапазоне от 8 до 13 Герц.

Если мы продолжим расслабление без фокусировки своих мыслей, альфа-
волны начнут доминировать во всем мозге, и мы погрузимся в состояние приятной умиротворенности, именуемым еще «альфа-состоянием».

Исследования показали, что стимуляция мозга в альфа-диапазоне идеально подходит для усвоения новой информации, данных, фактов, любого материала, который должен быть всегда наготове в вашей памяти.

В восточных боевых единоборствах есть такое понятие как «состояние мастера». Исследования методом ЭЭГ показали, что в этом состоянии в мозге человека преобладают альфа волны. На фоне альфа активности мозга скорость мышечной реакции в десять раз выше, чем в обычном состоянии. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) здорового, не находящегося под влиянием стресса человека, альфа-волн всегда много. Недостаток их может быть признаком стресса, неспособности к полноценному отдыху и эффективному обучению, а так же свидетельством о нарушениях в деятельности мозга или болезни.

Именно в альфа-состоянии человеческий мозг продуцирует больше вета-эндорфинов и энкефалинов — собственных «наркотиков», отвечающих за радость, отдых и уменьшение боли. Также альфа волны являются своеобразным мостиком — обеспечивают связь сознания с подсознанием.

Многочисленными исследованиями методом ЭЭГ установлено, что люди, пережившие в детстве события, связанные с сильными душевными травмами, имеют подавленную альфа активность мозга. Аналогичную картину электрической деятельности мозга можно наблюдать и у людей, страдающих посттравматическим синдромом, полученным в результате военных действий или экологических катастроф. Поскольку в альфа-диапазоне лежит сенсорно-моторный ритм, то становится понятным — почему у людей, страдающих посттравматическим синдромом, затруднен произвольный доступ к чувственно-образным представлениям (на которых, кстати, строится вся традиционная безлекарственная психотерапия).

Пристрастие некоторых людей к алкоголю и наркотикам объясняется тем, что эти люди не способны генерировать достаточное количество альфа-волн в обычном состоянии, в то время как в состоянии наркотического или алкогольного опьянения, мощность электрической активности мозга, в альфа-диапазоне, у них резко возрастает.

Тета—волны

появляются, когда спокойное, умиротворенное бодрствование переходит в
сонливость. Колебания в мозге становятся более медленными и ритмичными, в диапазоне от 4 до 8 Герц. Это состояние называют еще «сумеречным», поскольку в нем человек находится между сном и бодрствованием. Часто оно сопровождается видением неожиданных, сноподобных образов, сопровождаемых яркими воспоминаниями, особенно детскими.

Тета-состояние открывает доступ к содержимому бессознательной части ума, свободным ассоциациям, неожиданным озарениям, творческим идеям. С другой стороны, тета-диапазон (4-7 колебаний в секунду) идеален для некритического принятия внешних установок, поскольку его ритмы уменьшают действие соответствующих защитных психических механизмов и дают возможность трансформирующей информации проникнуть глубоко в подсознание.

То есть чтобы сообщения, призванные изменить ваше поведение или отношение к окружающим, проникли в подсознание, не подвергаясь критической оценке, свойственной бодрствующему состоянию, лучше всего наложить их на ритмы тета-диапазона. Этому психофизиологическому состоянию (похожему на гипнотические состояния картиной распределения и сочетания электрических потенциалов головного мозга) в 1848 Френчмен Маури дал название гипнагогическое (от греческого hipnos = сон и agnogeus = проводник, ведущий).

В каждой Восточной философско-эзотерической школе «гипнагогия» использовалась веками для творчества и самосовершенствования, были тщательно разработаны психотехники и ритуалы для достижения этого состояния и существуют подробные классификации психофизиологических феноменов, ему сопутствующих. Заметим, что применение гипнагогии не ограничивается Восточными религиями. История донесла до нас, что такие известные личности, как Аристотель, Брамс, Пуччини, Вагнер, Франциск Гойа, Ницше, Эдгар Алан По, Чарлз Диккенс, Сальвадор Дали, Генри Форд, Томас Эдисон и Альберт Эйнштейн намеренно использовали гипнагогию для своего творчества, используя технику, которую описал еще Аристотель.

Используя тета-стимуляцию мозга всего за три недели можно научиться достигать творческих состояний в любое время и в любом месте — по желанию.

Например, Эдисон трудился над своими изобретениями в очень напряженном режиме. Когда же в своих размышлениях он заходил в тупик, то садился в свое любимое кресло, брал металлический шар в руку (которую свободно опускал вдоль кресла) и засыпал. Заснув, он непроизвольно выпускал шар из руки и грохот падающего на пол шара будил его, и очень часто он просыпался со свежими идеями относительно проекта, над которым работал.

Дельта-волны

начинают доминировать, когда мы погружаемся в сон. Они еще медленнее,
чем тета-волны, поскольку имеют частоту менее 4 колебаний в секунду. Большинство из нас при доминировании в мозге дельта-волн находятся либо в сонном, либо в каком-то другом бессознательном состоянии. Тем не менее, появляется все больше данных о том, что некоторые люди могут находиться в дельта-состоянии, не теряя осознанности.

Как правило, это ассоциируется с глубокими трансовыми или «нефизическими» состояниями. Примечательно, что именно в этом состоянии наш мозг выделяет наибольшие количества гормона роста, а в организме наиболее интенсивно идут процессы самовосстановления и самоисцеления.

Недавними исследованиями установлено, что, как только человек проявляет действительную заинтересованность чем-либо, то мощность биоэлектрической активности мозга в дельта-диапазоне значительно возрастает (наряду с бета-активностью). Современные методы компьютерного анализа электрической активности мозга позволили установить, что в состоянии бодрствования в мозге присутствуют частоты абсолютно всех диапазонов, причем, чем эффективней работа мозга, тем большая когерентность (синхронность) колебаний наблюдается во всех диапазонах в симметричных зонах обоих полушарий мозга.

Что происходит с длиной волны при увеличении или уменьшении частоты?

В физике частота и длина волны являются важными характеристиками, связанными с волновым циклом. Теперь, что такое волна? Перенос энергии из одной точки в другую в результате возмущения или изменения называется волной. Теперь длина волны определяется как расстояние между двумя последовательными точками в фазе друг с другом, тогда как частота определяется как количество волн, создаваемых в секунду.

Частота

Общее количество волновых циклов или колебаний, производимых в единицу времени, называется частотой (f) волны. Измеряется в герцах (Гц) или с ^-1 . Для человека слышимый диапазон звуковых частот составляет от 20 Гц до 20 кГц. Человеческое ухо не может слышать ультразвуковые звуки, т. е. частоты выше слышимого диапазона, а также инфразвук, т. е. частоты ниже слышимого диапазона.

Формула частоты волны:

Частота (f) = 1/T
Где T — период волны.

Период волны определяется как время, за которое волна совершает один полный цикл или совершает колебание.
Из формулы частоты видно, что частота волны обратно пропорциональна ее периоду.
1 Герц = 1 колебание в секунду

Длина волны

Расстояние между двумя последовательными гребнями или впадинами волны называется длиной волны. Гребень – это наивысшая точка волны, а самая нижняя точка волны – впадина. Поскольку длина волны — это расстояние или длина между двумя точками, она измеряется в метрах, сантиметрах, миллиметрах, микрометрах, ангстремах и т. д. Она обозначается греческим символом лямбда «λ».

Формула для длины волны

в единицу времени называется скоростью волны или скоростью волны. Единицей скорости волны в системе СИ является ^-1 мс.
Скорость волны равна произведению ее длины волны на частоту.
v = λ × f
Расстояние, пройденное волной за единицу времени, равно одной длине волны.
⇒ Скорость волны (v) = Длина волны(λ)/Период(T)
Мы знаем, что
частота (f) = 1/Период(T)
⇒ Скорость волны (v) = Длина волны(λ) × Частота(f)
⇒ v = λ × f
⇒ λ = v/f
Как изменяется длина волны при уменьшении частоты при увеличении частоты?
Ответ:
Рассмотрим нить, привязанную к концу. Теперь держите другой конец веревки и раскачивайте его быстрее, в результате чего возникают волны более высокой частоты. Мы также можем заметить, что волны производятся с более короткой длиной волны. Отсюда можно сделать вывод, что существует связь между длиной волны и частотой.
Из уравнения длины волны мы можем сказать, что длина волны обратно пропорциональна ее частоте, т. е. с увеличением частоты волны ее длина волны уменьшается. Точно так же, когда частота волны уменьшается, ее длина волны увеличивается.
λ ∝ 1/f
Например, рассмотрим волну, новая частота которой в два раза превышает старую. Какой будет новая длина волны?
Приведенные данные,
Пусть λ и λ’ — старая и новая длины волны световой волны.
Пусть f будет старой частотой волны.
Теперь новая частота волны = 2f
Длина волны (λ) = скорость/частота
Скорость волны остается постоянной.
⇒ λ ∝ 1/F
⇒ λ ₁/λ ₂ = F ₂/F ₁
⇒ λ/λ ‘= (2F)/F = 2
⇒ λ’ = λ/2
Следовательно, новая длина волны волны составляет половину старой длины волны.
Следовательно, по мере увеличения частоты волны ее длина уменьшается.
Следовательно, по мере уменьшения частоты волны увеличивается ее длина.
Волна высокой частоты имеет короткую длину волны и большую энергию.
Волна с низкой частотой имеет большую длину волны и низкую энергию.
Примеры задач
Задача 1. Две звуковые волны распространяются по воздуху с одинаковой скоростью. Если волна с частотой 45 кГц имеет длину волны 7,5 мм, то найти частоту волны с длиной волны 100 нм.
Решение:
Учитывая данные,
Скорость обеих волн одинакова ⇒ v ₁ = v ₂ = v, где v — скорость звуковой волны
3 первая волна ( λ
₁ ) =7,5 мм = 7,5 × 10 ^-3 м
Частота первой волны (f ₁ ) = 45 кГц = 45 × 10 ³ Гц волна (λ ₂ ) = 100 нм = 100 × 10 ^-9 м
Частота второй волны (f ₂ ) =?
Длина волны (λ) = скорость / частота
⇒ λ ∝ 1 / F
⇒ λ ₁ / λ ₂ = F ₂ / F ₁
⇒ (7,5 × ^{-3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3 -3-} )/(100 × 10 ^-9 ) = f ₂ / (45 × 10 ³ )
⇒ f ₂ = [(7,5 × 10 ^{-3 9004 3} )]/(100 × 10 ^-9 )
⇒ f ₂ = 33,75 ГГц
Следовательно, частота длины волны 100 нм равна 33,75 ГГц.
Следовательно, когда длина волны уменьшается, ее частота увеличивается.
Задача 2. Световая волна распространяется в вакууме. Какой будет новая длина волны, если новая частота волны составляет одну пятую ее старой частоты?
Решение:
Данные,
Пусть λ и λ’ — старая и новая длины световой волны.
Пусть f будет старой частотой волны.
Теперь новая частота волны = f/5
Длина волны (λ) = скорость/частота
Скорость волны остается постоянной.
⇒ λ ∝ 1/F
⇒ λ ₁/λ ₂ = F ₂/F ₁
⇒ λ/λ ‘= (F/5)/F = 1/5
.
⇒ λ’ = 5λ
Следовательно, новая длина волны в пять раз больше старой.
Следовательно, по мере уменьшения частоты волны увеличивается ее длина.
Задача 3. Две звуковые волны, распространяющиеся в воде с одинаковой скоростью. Если волна с частотой 3 МГц имеет длину волны 100 м, то найти длину волны с частотой 4,5 кГц.
Решение:
Приведенные данные,
Длина волны первой волны ( λ ₁ ) = 100 м ⁶ Гц
Частота второй волны (f ₂ ) = 4,5 кГц = 4,5 × 10 ³ Гц
Длина волны второй волны ( λ ₂ ) = ?
Скорость обеих волн равна ⇒ V ₁ = V ₂ = V
Длина волны (λ) = скорость/частота
⇒ λ λ ∝ 1/F
⇒ λ ₁/λ _{2 2 2 2}
⇒ λ ₁/λ _{2 2 2}
⇒ λ ₁/λ ₂ = F ₂/ F ₁
⇒ 100/ λ ₂ = (4,5 × 10 ³)/ (3 × 10 ⁶)
⇒ λ ₂ = (3 × 100003
⇒ λ ₂ = (3 × 100008)
⇒ λ ₂ = (3 × 100008)
⇒ λ ₂ = (3 × 100008)
⁶ × 100 )/(4,5 × 10 ³ ) = 66,67 км
Следовательно, длина волны с частотой 4,5 кГц составляет 66,67 км.
Следовательно, по мере уменьшения частоты волны увеличивается ее длина.
Задача 4. Световая волна распространяется в вакууме. Какой будет новая длина волны, если новая частота волны в три раза больше прежней?
Решение:
Данных данных,
Пусть λ и λ’ — старая и новая длины волны световой волны.
Пусть f будет старой частотой волны.
Теперь новая частота волны = 3f
Длина волны (λ) = скорость/частота
Скорость волны остается постоянной.
⇒ λ ∝ 1/F
⇒ λ ₁/λ ₂ = F ₂/F ₁
⇒ λ/λ ‘= 3F/F = 3
⇒ λ’ = λ/λ ‘= 3F/F = 3
/3
Следовательно, новая длина волны волны составляет одну треть от старой длины волны.
Следовательно, по мере увеличения частоты волны ее длина уменьшается.
Задача 5. Световая волна распространяется в вакууме. Какой будет новая частота волны, если новая длина волны в четыре раза больше старой?
Решение:
Данные,
Пусть f и F — старая и новая частоты световой волны.
Пусть λ будет старой длиной волны волны.
Теперь новая длина волны волны = 4λ
Длина волны (λ) = скорость/частота
Скорость волны остается постоянной.
⇒ λ ∝ 1/F
⇒ λ ₁/λ ₂ = F ₂/F ₁
⇒ λ/4λ = F/F
⇒ F/F = 1/4. ⇒ F = f/4
Следовательно, новая частота волны составляет одну четвертую от старой частоты.
Следовательно, по мере увеличения длины волны ее частота уменьшалась.
Задача 6. Две звуковые ноты, издаваемые камертоном, движутся с одинаковой скоростью. Если волна с частотой 6 кГц имеет длину волны 100 мм, то найти длину волны с частотой 5,4 кГц.
Приведенные данные,
Длина волны первой волны ( λ ₁ ) = 100 × 10 ^-3 м = 0,1 м
Частота первой волны (f _{1 9011 кГц) = 0,1 м 6 × 10 ³ Гц}
Частота второй волны (f ₂ ) = 5,4 кГц = 5,4 × 10 ³ Гц
Длина волны второй волны ( λ ₂ ) =?
Скорость обеих волн равна ⇒ V ₁ = V ₂ = V
Длина волны (λ) = скорость/частота
⇒ λ λ ∝ 1/F
⇒ λ ₁/λ _{2 2 2 2}
⇒ λ ₁/λ _{2 2 2}
⇒ λ ₁/λ ₂ = F ₂/ F ₁
⇒ (0,1)/ λ ₂ = (5,4 × 10 ³)/ (6 × 10 ³)
⇒ λ ₂ = (6 0003) × 10 90,111 м = 111 мм
Следовательно, по мере уменьшения частоты волны увеличивается ее длина.
Задача 7. Если новая частота электромагнитной волны составляет две трети ее старой частоты, то какой будет новая длина волны?
Решение:
Данные,
Пусть λ и λ’ — старая и новая длины световой волны.
Пусть f будет старой частотой волны.
Теперь новая частота волны = (2/3)f
Длина волны (λ) = скорость/частота
Скорость волны остается постоянной.
⇒ λ ∝ 1/f
⇒ λ ₁ / λ ₂ = f ₂ / f ₁
⇒ 3 =/f/f/
‘3 =/f/
‘3 =/f/
‘3
⇒ λ’ = 3λ/2 = 1,5λ
Следовательно, новая длина волны в три с половиной раза превышает старую длину волны.

Меры оптических волн Gigahertz-Optik
Как и все другие волны (волны в струне, волны на воде, звук, волны землетрясений …), световое и электромагнитное излучение в целом можно описать как вибрацию (в более общем виде: периодическое изменение некоторой физической величины), распространяющееся в пространстве. Распространение вызвано тем, что вибрация в определенном месте влияет на область рядом с этим местом. Например, в случае со звуком попеременное разрежение и сжатие молекул воздуха в определенном месте приводит к периодическим изменениям местного давления, что, в свою очередь, вызывает движение соседних молекул воздуха к этому месту или от него.
Рис. 1: Формирование и распространение волны в струне
Распространение вызвано тем, что вибрация в определенном месте влияет на область рядом с этим местом. Например, в случае со звуком попеременное разрежение и сжатие молекул воздуха в определенном месте приводит к периодическим изменениям местного давления, что, в свою очередь, вызывает движение соседних молекул воздуха к этому месту или от него.
Рис. 2: Формирование и распространение волны сжатия в воздухе, явление, в просторечии называемое звуком
В случае электромагнитной волны механизм распространения включает взаимную генерацию периодически гораздо труднее понять, чем звук. Тем не менее, результат все еще может быть описан как периодическое изменение физической величины (напряженность электрического и магнитного поля), распространяющееся в пространстве. Скорость этого распространения обычно обозначается буквой c (единица измерения: метры в секунду, м / с) и зависит от среды и характера волны (см. Таблицу 1 ниже).

. 0017 / s
(n = 1)
Sound
Optical (electromagnetic) radiation
at λ = 434 nm at λ = 589 nm AT λ = 656 NM
в вакуме — 999999916669
9
69 69
69
69
69 — 299999991669 — 29999916669 — 29 — — — 299792 km / s
(n = 1) 299792 km / s
(n = 1)
in air 340 m / s 299708 km / s
(n = 1.000280) 299709 km / s
(n = 1.000277) 299710 km / s
(n = 1.000275)
in water 1500 m / s 223725 km / s
(n = 1. 340) 224900 km / s
(n = 1.333) 225238 km / s
(n = 1.331)
Tab. 1: Скорости звука и света в воздухе и в воде. Для оптического излучения в скобках указан соответствующий показатель преломления
Для описания основных свойств волны для всех типов волн были определены следующие величины:
Амплитуда является максимальным нарушением равновесия среды. В случае волны в горизонтальной струне это значение равно половине расстояния по вертикали между гребнем волны и ее впадиной.
Длина волны λ – это расстояние между двумя соседними гребнями (или впадинами), которое указывается в метрах.
период T волны – это время, которое проходит между приходом двух последовательных гребней (или впадин) в определенном месте X. Это определение идентично утверждению, что период – это время, за которое вибрация в точке X совершает полный цикл от гребня до впадины и до гребня. Период волны указан в секундах.
частота f волны – это количество циклов вибрации в секунду в определенном месте X. Единицей измерения частоты является герц (Гц), а 1 Гц – величина, обратная 1 секунде. Например, волна с периодом T = 0,25 с занимает ¼ секунды, чтобы завершить полный цикл вибрации (максимум – – впадина – гребень) в определенном месте и, таким образом, совершает четыре вибрации в секунду. Следовательно, его частота равна f = 4 Гц. Из этого примера видно, что период волны полностью определяет ее частоту и наоборот. Отношение между этими величинами определяется выражением f = 1 / T.
Если мы рассматриваем волну как периодический в пространстве и во времени процесс, мы можем рассматривать длину волны λ как расстояние между двумя повторениями процесса в пространстве, а период T как «расстояние» между два повторения процесса во времени.
Основное соотношение между длиной волны, частотой и скоростью следует из следующего соображения:
За время гребень должен пройти расстояние, равное одной длине волны λ от точки X до точки Y. Этот промежуток времени идентичен периоду волны T. amounts to
c = λ = λ f
T
When a wave passes from one medium to another, its frequency remains the same . Если скорости волны в двух средах различаются, длины волн в двух средах также различаются, как следствие. Поскольку частота волны не зависит от среды, через которую проходит волна, для характеристики волны удобнее использовать частоту, а не длину волны. В акустике это обычная практика — в большинстве случаев высота звука характеризуется его частотой, а не длиной волны в определенной среде (например, в воздухе).
В оптике ситуация иная: в большинстве случаев вместо частоты используется длина волны, хотя это и приводит к определенному усложнению: например, зеленый свет имеет длину волны 520 нм в вакууме, но в воде его скорость равна меньше в 1,33 раза и, таким образом, в воде тот же зеленый свет имеет длину волны всего 520 / 1,33 = 391,0 нм. Следовательно, если мы хотим охарактеризовать волну ее длиной волны, мы также должны указать среду, для которой дано фактическое значение длины волны. Согласно правилам CIE, которые применяются в этом руководстве, термин «длина волны» относится к «длине волны в воздухе», если не указано иное.