對(duì)于一個(gè)電磁波來(lái)說(shuō),相位、頻率、幅度是其基本參數(shù),分別用φ、f、A來(lái)表示,其中,波長(zhǎng)和頻率是有對(duì)于關(guān)系的。當(dāng)然,無(wú)線電應(yīng)用中的電磁波的參數(shù)要多得多,這個(gè)在以后的文章中進(jìn)行說(shuō)明。現(xiàn)在讓我們先解決波長(zhǎng)和頻率如何換算,特別是簡(jiǎn)單快捷運(yùn)算的問(wèn)題。
波長(zhǎng)表示連續(xù)兩個(gè)相位相同點(diǎn)之間的長(zhǎng)度(連續(xù)兩個(gè)波峰,就是兩個(gè)相位相同的點(diǎn)),它在圖上一般是在時(shí)間軸上,但是引入電磁波的速度是光速以后,這個(gè)時(shí)間就可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)長(zhǎng)度,也就是波長(zhǎng),因此波長(zhǎng)用長(zhǎng)度表示,而時(shí)間就是電磁波的周期(波的周期是個(gè)時(shí)間),而頻率的定義就是周期的倒數(shù),時(shí)間的倒數(shù),單位就成了赫茲(Hz)。
根據(jù)常識(shí),長(zhǎng)度=速度×?xí)r間。對(duì)于電磁波來(lái)說(shuō),這個(gè)公式依然成立。
代入以上的量:波長(zhǎng)=光速×周期=光速/頻率。
也就是:光速=波長(zhǎng)×頻率。
光速約等于30萬(wàn)km/s(299792458m/s),也就是公式變成這樣:
光速(30 0000km/s)=波長(zhǎng)(m)×頻率(Hz)
對(duì)上式進(jìn)行單位變化:30×10^7^m/s=波長(zhǎng)(m)×頻率(Hz),等式兩邊同時(shí)乘以10 ^-7^ 。等號(hào)左邊變成30m/s。等號(hào)右邊:10^-7^相當(dāng)于10 ^2^ ×10 ^-9^ ,將10^2^放入波長(zhǎng)項(xiàng),相當(dāng)于大單位變成小單位,波長(zhǎng)單位變成厘米;將10^-9^放入頻率項(xiàng),相當(dāng)于小單位變成大單位,頻率單位變成GHz。
進(jìn)一步整理得到:30(m/s)=波長(zhǎng)(cm)×頻率(GHz)。
也就是說(shuō),波長(zhǎng)以cm為單位,頻率以GHz為單位,他們倆的乘積是30!這樣,知道了波長(zhǎng)和頻率中的任一個(gè),另一個(gè)就是已知的,所以,一般資料中只會(huì)明確波長(zhǎng)和頻率中的一項(xiàng),而不會(huì)兩項(xiàng)都說(shuō)出來(lái)。
有細(xì)心的小伙伴發(fā)現(xiàn)了:等式兩邊的單位不一致啊,左邊是m,右邊是cm,首先表?yè)P(yáng)你觀察的仔細(xì),這是能夠?qū)W習(xí)進(jìn)步的源泉。解釋一下:等式兩邊的單位不一樣是沒(méi)有問(wèn)題的,比如A米=B厘米,它的單位也不一樣,但是B是A的100倍,單位換算的那個(gè)“10的多少次方(也就是10的冪)”隱藏到數(shù)字中了。對(duì)“公式兩邊的單位”進(jìn)行觀察是非常正確的,但是需要注意的是:我們看等式兩邊時(shí),應(yīng)該看的是量綱,不是單位!對(duì)于上面的等式,左邊的量綱是長(zhǎng)度和時(shí)間的商,右邊也是長(zhǎng)度和時(shí)間的商(頻率是時(shí)間的倒數(shù)),等式兩邊是一致的,所以以上式子沒(méi)有問(wèn)題。關(guān)于量綱和單位的關(guān)系,可以查看之前的文章《量綱與單位的稱(chēng)呼和寫(xiě)法》進(jìn)一步解讀。
如果你還持有懷疑,當(dāng)然也可以自行假設(shè)一個(gè)頻率,然后用原始公式(也就是簡(jiǎn)化前的“距離等于速度乘時(shí)間”或者“波長(zhǎng)等于光速除以頻率”的公式)進(jìn)行計(jì)算,來(lái)驗(yàn)證簡(jiǎn)化公式是否正確。
再次強(qiáng)調(diào),注意看單位,推導(dǎo)過(guò)程有些繞,不了解過(guò)程,直接使用最后的結(jié)論也沒(méi)有問(wèn)題。
最后,舉兩個(gè)例子,示范利用簡(jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算:
1.某雷達(dá)頻率3GHz,那它的波長(zhǎng)就是30/3=10cm;
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無(wú)線電
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電磁波
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