如何理解光的频率(v)、波长(λ)和波速(v)与媒质折射率(n)间的关系

《波长、频率和波速》示范教案

第三节：波长、频率和波速示范教案 教学目标 （一）知识目标 1、掌握波长、频率、波速的物理意义； 2、能在机械波的图象中识别波长； 3、掌握波长、频率和波速之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析问题；（二）能力目标:培养学生阅读材料、识别图象、钻研问题的能力． 教学重点:波长、频率和波速之间的关系 教学难点:波长、频率和波速之间的关系 教学方法:讨论法 教学用具:横波演示器、计算机多媒体 教学步骤 一、引入新课 教师用计算机幻灯（PPT）展示简谐横波的图象，如图所示： 教师提问：=0、=0.1、=0.2、=0.3、=0.4、 =0.5、=0.6这些质点的振动方向如何？请学生回答。 学生回答： =0向下振动；=0.1速度等于0；=0.2向上振动；=0.3速度等于0；=0.4向下振动；=0.5速度等于0；=0.6向上振动 教师提问：在这些质点中振动相同的是哪些点？ 学生回答：=0 =0.4向下振动、=0.2 =0.6向上振动、=0.1 =0.3 =0.5速度等于0。 教师提问：在以上三组相同中又有什么不同呢？ 学生回答：前两组的质点的振动是完全相同，后一组有不同的。 教师提问：振动完全相同指什么？ 学生回答：指：质点的位移、回复力、加速度、速度都相同。 教师提问：相邻的振动完全相同的质点间的水平距离都相等吗？请学生讨论。 教师可在教室里指导个别学生，并与学生讨论学生提出的问题。 教师总结：这就是波长，用表示，单位是米

教师板书： 一、波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫波长 1、单位：米 2、符号表示： 教师提问：设波源的振动频率（周期）是，则波传播的频率和周期是多少？ 学生回答：也是 教师提问：为什么？ 请学生讨论 教师总结：因为每个质点都在做受迫振动，所以每个质点的振动频率或周期也是。教 师用横波演示器给学生讲解：经过一个周期，振动在介质中的传播的距离等于一个波长；经过半个周期，振动在介质中的传播的距离等于半个波长；经过四分之一个周期，振动在介质中的传播的距离等于一个波长的四分之一。 教师板书： 二、总结出波长、频率和波速的关系： 三、应用 例题：如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线.经0.5s后，其波形如图中虚 线所示．设该波的周期大于0.5s． （1）如果波是向左传播的，波速是多大?波的周期是多大? （2）如果波是向右传播的，波速是多大?波的周期是多大? 分析：根据题意，这列波的周期大于0.5s，所以经过0.5s的时间，这列波传播的距离 不可能大于一个波长.当波向左传播时，图中的波峰1只能到达波峰2，而不可能向左到达更远的波峰.当波向右传播时，图中的波峰1只能到达波峰3，而不可能向右到达更远的

选修34第十二章机械波第3节波长、频率和波速970

选修34第十二章机械波第3节波长、频率和波速测试题 2019.9 1,关于波的频率，下列说法中正确的是（） A．波的频率由波源决定，与介质无关 B．波的频率与波速无关 C．波由一种介质传到另一种介质时，频率变大 D．以上说法均不正确 2,关于波长的下列说法中正确的是（） A．在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长 B．在一个周期内介质的质点所走过的路程等于波长 C．波长等于在波的传播方向上两相邻的对平衡位置的位移始终相同的 质点间距离 D．波长等于在波的传播方向上对平衡位置的位移始终相同的质点间距 离 3,关于波速，下列说法中正确的是（） A．反映了振动在介质中传播的快慢 B．反映了介质中质点振动的快慢 C．波速由介质决定与波源无关 D．反映了介质中质点迁移的快慢 4,如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形，则（） A．C质点的振幅是0

B．BC两质点平衡位置间距是λ／4 C．该时刻速度最大的质点是A、C、E D．在质点A振动一周期时间内，波由A点传到E点 5,如图所示，沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置。一列横波以1m/s的速度水平向右传播， t=0时到达质点a ，质点a开始由平衡位置向上运动。t＝1s时，质点a第一次到达最高点，则在4s＜t＜5s这段时间内（） A．质点c的加速度逐渐增大B．质点a的速度逐渐增大 C．质点d向下运动D．质点f保持静止 6,一列波沿x轴正向传播，t＝0时的波形如图所示，已知在0.6s时，A点三次出现波峰（不包含原来的一次），则（） A. 波的周期是0.2s B．波传播到P点的时间是0.3s C．P点第一次出现波谷的时间是0.525s D．P点第一次出现波谷的时间是0.55s 7,一列简谐横波沿x轴传播，某时刻波上A、B两质点都在平衡位置，这 时两点间相距3m，且在两点间只有一个波峰，则这列波的波长可能为 （） A．2m B ．3m C ．4m D ．6m

波长、频率和波速” 教案

3波长、频率和波速 ●课标要求 1 .理解波长、频率和波速的含义． 2 .掌握波长、频率和波速的关系式，并能应用v＝λ T＝fλ解答有关问题． 3 .知道波速由介质本身决定，频率由波源决定． 4 .注意波动的周期性与多解性问题． ●课标解读 1 .知道什么是波的波长，能从波的图象中求出波的波长． 2 .知道什么是波传播的周期(频率)，理解周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系． 3 .理解波在传播过程中的特点． 4 .会用公式v＝λf解答实际的波动问题． ●教学地位 本节课主要学习描述波的三个物理量——波长、频率和波速，是本章的教学重点，也是高考常考的考点之一． ●新课导入建议 同学们游泳时，听笛子独奏，在水面和水中听到的音乐是相同的，为什么呢？你通过本节的学习，将会明白其中的道理． ●教学流程设计 课前预习安排： 1.看教材. 2.学生合作讨论完成【课前自主导学】. 步骤1：导入新课，本节教学地位分析 步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效果 步骤3：师生互动完成“探究1”老师讲解例题

步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况 步骤6：完成“探究3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧 步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1” 步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评 步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】 1 . (1)波长 ①定义 在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，通常用λ表示． ②特征 在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长．在纵波中，两个相邻疏部或两个相邻密部之间的距离等于波长．

波长、频率和波速教案

第二节：波速与波长、频率的关系 一、教学目标 1、知识目标： ①知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波长。 ②知道什么是波传播的周期（频率），理解周期与质点振动周期的关系。 ③理解决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点。 ④理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，会应用这一关系进行计算和分析实际问题。 2、能力目标：学会应用波长、周期（频率）和波速的关系分析解决实际问题的方法。 二、教学重点： 理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。 三、教学过程： （一）引入新课 在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。在上一节我们认识和理解波的图象的基础上，这节课，我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速 第三节波长、频率和波速 （二）进行新课 一、波长（λ） 在教材中的图2-1-3可以看出，由质点1发出的振动传到质点13，使质点13开始振动时，与质点1完成一次全振动，因而这两个质点的振动步调完全一致。也就是说，至两个质点在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向总是相等的。我们就把这样两个质点之间的距离叫做波长。 1、在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。 对于波长这个物理量，我们还需要结合波的图象，进一步加深理解。 2、几点说明 要理解“位移总相等”的含义。这里要求的是每时每刻都相等。如图10-10所示，如E、F两点在图示的时刻位移是相等的，但过一段时间后，位移就不一定相等，所以E、F两点的距离就不等于一个波长。 （1）“位移总相等” 的含义是“每时每刻都相等”。 从波的图象中不难看出，位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。 （2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。 在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。 结合图，我们可以看到，相距λ/2的两个质点振动总是相反的。进而可以总结出这样的结论：相距λ整数倍的 质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。 （3）相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。 （4）横波中任意相邻的波峰或波谷之间的距离就是横波的波长；纵波中任意相邻的密部或疏部之间的距离就是纵波的波长。 在波的传播过程中，由于波源质点的振动，而带动相邻的质点依次振动，各个质点振动的周期与频率，都与波源质点的振动周期和频率相同。所以波的传播是具有周期性的。因此，为了描述波的传播过程，还需要引入物理量——周期和频率。 二、周期（T）、频率（f） 波源质点振动的周期（或频率）也就是波传播的周期（频率）。 1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）。 关于波的周期（或频率）我们也需要理解几个问题。

波长频率和波速

第12章 第3节 波长 频率和波速 基础夯实 1．关于波速，下列说法中正确的是( ) A ．反映了振动在介质中传播的快慢 B ．反映了介质中质点振动的快慢 C ．反映了介质中质点迁移的快慢 D ．波速由介质和波源共同决定 答案：A 2．关于波长下列说法正确的是( ) A ．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长 B ．在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长 C ．在波形图上速度最大且方向相同的相邻两质点间的距离等于一个波长 D ．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长 答案：AC 解析：机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A 正确；由波形图可见，在一个完整波形上，位移相同的质点间的距离不一定等于一个波长，故B 选项错误；速度最大且方向相同的质点，在波形图上是在平衡位置上的点，若两质点相邻正好是一个完整波形的两个端点，所以C 选项正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长λ的整数倍，故D 选项不正确． 3．(2010·绵阳中学高二检测)一简谐横波在x 轴上传播，波源的振动周期T ＝0.1s ，在某一时刻的波形如图所示，且此时a 点向下运动，则( ) A ．波速为20m/s ，波向x 轴正方向传播 B ．波速为10m/s ，波向x 轴负方向传播 C ．波速为20m/s ，波向x 轴负方向传播 D ．波速为10m/s ，波向x 轴正方向传播 答案：A 解析：v ＝λ T ＝20m/s ，因a 点向下运动所以波沿x 正方向传播． 4．(2010·沈阳二中高二检测)如图(a)所示为一列简谐横波在t ＝20s 时的波形图，图(b)是这列波中 P 点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是( )

波长、频率和波速 说课稿 教案 教学设计

波长、频率和波速 教学目标： （一）物理观念 1、理解波长、频率和波速的物理意义。 2、理解波长、频率和波速之间的关系。 （二）科学思维、科学探究 1、能够在波的图象中找到波长。 2、学会运用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题。 （三）科学态度与责任 通过对波的多解性问题的讨论，使学生知道解决问题时要全面分析。 教学重点： 理解波长、频率和波速的物理意义以及它们之间的关系。 教学难点： 学会用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题。 教学方法： 实验、讨论、讲解、练习 教学用具： 多媒体实物投影仪、自制投影片，CAI课件 【基础知识诱思】 物理学家列奥纳多·达·芬奇曾这样来描述波“常常是（水）波离开了它产生的地方，而那里的水并不离开；就像风吹过庄稼形成波浪，在那里我们看到波浪穿越田野而去，而庄稼仍在原地．”从中我们可以认识到波的基本特征：传播波的介质的体元仅在原地附近运动，而运动状态则在空间传播．在物理学中，运动状态用物理量描述．那么我们用哪些物理量来描述机械波呢？ 教学过程： （一）引入新课 在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。在上一节我们认识和理解波的图象的基础上，这节课，我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速。 （二）新课教学 1、波长 用多媒体课件展示下列过程：

注意：在制作课件时，把1和13做成相同颜色的，例如红色，把7做成另一种颜色的，为了能够使学生正确理解波长的概念，制作课件时，可多展示一些质点，例如可展示到形成二个或三个完整波形的所有质点。 下边我们以形成两个完整波形的质点进行说明： ①分别观察质点1的起振方向如何？ ②当质点1振动41T ，2T ，43T ，T ，45T ，23T ，4 7T ，2T 时，质点1的振动形式传到了哪些质点？ ③仔细观察质点1和质点13、质点25的振动状态（包括速度的方向及位移），有什么关系？ 学生观察后，讨论总结，得到： ①课件中质点1的起振方向向上； ②经过41T ，质点的振动形式传到了质点4，经2T 传到了质点7，经4 3T 传到了质点10，经T 传到了质点13； ③质点1、13、25的速度方向及相对各自平衡位置的位移总是相等的。 教师：在波的传播过程中，有一些质点，在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向都是相等的。 在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波长。 通常用λ来表示波长。 ［投影］如图所示，为某时刻一列简谐横 波的的波形图： （1）ah 、hm 、cj 、gl 、bi 间的距离为多大？ （2）am 间距离是一个波长吗？ （3）bd 间距离是一个波长吗？ ［学生解答］

高二物理波长、频率和波速的关系

第三节波长、频率和波速的关系 新知预习 1.波长（λ）:在波动中，振动__________总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长，在横波中，两个相邻__________或两个相邻__________之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻__________或两个相邻__________之间的距离等于波长. 2.频率(f)：波的频率由__________决定，在任何介质中频率不变，等于波源振动频率. 3.波速（v）：波速仅由__________决定，波速与波长和周期的关系为__________，即波源振动几个周期，波向前传播__________个波长. 典题·热题 知识点一波长、频率和波速 例1下列对波速的理解正确的是( ) A.波速表示振动在介质中传播的快慢 B.波速表示介质质点振动的快慢 C.波速表示介质质点迁移的快慢 D.波速跟波源振动的快慢无关 解析：机械振动在介质中传播的快慢用波速表示，它的大小由介质本身的性质决定，与介质质点的振动速度是两个不同的概念，与波源振动快慢无关，故A、D两项正确；波速不表示质点振动的快慢，介质质点也不随波迁移，因此B、C两项错误. 答案：AD 例2图12-3-2所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图象，下列说法中正确的是( ) 图12-3-2 A.质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同 B.质点B、F在振动过程中位移总是相等 C.质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长 D.质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长 解析：从图象中可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，A项错误；质点B、F是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，B项正确；质点D、H是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，C项正确；虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长（应为两个波长），D项错误. 答案：BC 误区警示在理解波长的概念时，要注意切不可把“在波动中，振动相位总是相等的质点”与“在振动中某一时刻位移相等的质点”混为一谈，另外还要注意“相邻”二字，不要把波长的概念理解为“两个在振动中位移总是相等的质点间的距离”. 知识点二波长、频率和波速关系及其应用 例3如图12-3-3所示，沿波的传播方向上有间距均为1 m的六个质点a、b、c、d、e、f.均静

无线电波的波长频率与波段

无线电波的波长(频率)与波段 电磁波的电场(或磁场)随时间变化，具有周期性。在一个振荡周期中传播的距离叫波长。振荡周期的倒数，即每秒钟振动(变化)的次数称频率。很显然，波长与频率的乘积就是每秒钟传播的距离，即波速。令波长为λ，频率为f，速度为V，得： λ=V/f波长入的单位是米(m)，速度的单位是米/秒(m/sec)，频率的单位为赫兹(Hertz，Hz)。 整个电磁频谱，包含从电波到宇宙射线的各种波、光、和射线的集合。不同频率段落分别命名为无线电波(3KHz—3000GHz)、红外线、可见光、紫外线、X 射线、丫射线和宇宙射线。 在19世纪末，意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验。在此后的100年间，从3KHz直到3000GHz频谱被认识、开发和逐步利用。根据不同的持播特性，不同的使用业务，对整个无线电频谱进行划分，共分9段：甚低频(VLF）、低频(LF)、中频(MF)，高频(HF)、甚高频(VHF)\特高频(uHF)\超高频(sHF)\极高频(EHF)和至高频，对应的波段从甚(超)长波、长波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、毫米波和丝米波(后4种统称为微波)。见下表。 无线电频谱和波段划分 段号频段名称 频段范围 （含上限不含下限）波段名称 波长范围（含 上限不含下 限） 1甚低频（VLF）3～30千赫（KHz）甚长波100～10km

2低频（LF）30～300千赫（KHz）长波10～1km 3中频（MF） 300～3000千赫 （KHz） 中波1000～100m 4高频（HF）3～30兆赫（MHz）短波100～10m 5甚高频（VHF）30～300兆赫（MHz）米波10～1m 6特高频（UHF） 300～3000兆赫 （MHz）分米 波 微波 100～10cm 7超高频（SHF）3～30吉赫（GHz） 厘米 波 10～1cm 8极高频（EHF）30～300吉赫（GHz） 毫米 波 10～1mm 9至高频 300～3000吉赫 （GHz）丝米 波 1～0.1mm

波长、频率和波速

波长、频率和波速 【学习目标】 1．知道波长、频率的含义。 2．掌握波长、频率和波速的关系式，并能应用其解答有关问题。 3．知道波速由介质本身决定，频率由波源决定。 【要点梳理】 要点一、波长、频率和波速 1．波长、频率和波速 （1）波长． 两个相邻的运动状态总是相同的质点间的距离，或者说在振动过程中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫做波长．例如，在横波中两个相邻波峰（或波谷）之间的距离，在纵波中两个相邻密部（或疏部）之间的距离都等于波长．波长用λ表示． （2）频率． 由实验观测可知：波源振动一个周期，其他被波源带动的质点也刚好完成一次全振动，且波在介质中往前传播一个波长．由此可知，波动的频率就是波源振动的频率．频率用f 表示． （3）波速． 波速是指波在介质中传播的速度． 要点诠释：①机械波的波速只与传播介质的性质有关．不同频率的机械波在相同的介质中传播速度相等；同频率的横波和纵波在相同介质中传播速度不相同．②波在同一均匀介质中匀速向前传播，波速”是不变的；而质点的振动是变加速运动，振动速度随时间变化． 2．波长、频率和波速之间的关系 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可以得到波长λ、频率f （或周期T ）和波速v 三者的关系为：v T λ= ． 根据1T f =，则有v f λ=。 3．波长λ、波速v 、频率f 的决定因素 （1）周期或频率，只取决于波源，而与v λ、无直接关系． （2）速度v 取决于介质的物理性质，它与T λ、无直接关系．只要介质不变，v 就不变，而不取决于T λ、；反之如果介质变，v 也一定变． （3）波长λ则取决于v 和T 。只要v T 、其中一个发生变化，其λ值必然发生变化，从而保持/v T λ=或v f λ=的关系． 总之，尽管波速与频率或周期可以由公式/v T λ=或v f λ=进行计算，但不能认为波速与波长、周期或频率有关，也不能以为频率或周期会因波速、波长的不同而不同，因为它们都是确定的，分别取决于介质与波源． 要点二、波长、频率和波速的求解方法 1．根据两个时刻的波形图，判断可能出现的波动情况，从而求相应的物理量——波速、波长或周期。

波长、频率和波速教案

课题：第三节波长、频率和波速 授课者： 教学目标 一、知识与技能 1、理解波长、频率和波速的物理意义 2、理解波长、频率和波速之间的关系 二、过程与方法 1、能够在波的图象中找到波长； 2、学会运用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题 三、情感、态度与价值观 通过对波的多解性问题的讨论，使学生知道解决问题时要全面分析 教学重点 1、知道在波的图象中求波长 2、理解波长、频率和波速的物理意义以及它们之间的关系 3、学会用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题 教学难点 用波长、频率和波速之间的关系求解波的多解问题 教学方法 实验、讨论、讲解、练习、电教法 教学用具 横波、纵波演示器多媒体课件 教学过程 一、波长（λ） 1、概念：在波动中对平衡位置的位移总是相等（包括大小和方向）的两相邻质点间的距离叫做波的波长。 2、注意事项： （1）“位移总是相等”的含义是“每时每刻都大小相 等，方向相同”； （2）“位移总是相等的两个质点”，即不论什么时候， 振动步调完全一致，称为同相点。任意两个同相点间 的距离为波长的整数倍，相邻的两个同相点间的距离 等于一个波长； （3）“位移总是相反的质点”，振动步调完全相反，称为反相点。任意两个反相点间的距离为半波长的奇数倍，相邻的两个反相点间的距离等于半个波长； （4）在波的传播方向上相距波长整数倍的两质点（同相质点）的振动步调总是相同的，相距半波长奇数倍的两质点（反相质点）振动步调总是相反的； （5）在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长。 二、周期（T）和频率（ f ） 1、波的周期（或频率）：波源振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）。 2、注意事项： （1）波的周期（或频率）等于波源的振动周期（或频率）； （2）波的周期（或频率）由波源决定，同一列波在不同介质中传播时周期（或频率）保持不变； （3）每经历一个周期的时间，波就沿传播方向传播一个波长的距离； （4）每经历一个周期，原有的波形图不改变。

光的各个波长区域-nm

光的各个波长区域 光是一种电磁波，它的波长区间以几个nm(1nm=10-9m)到1mm左右。这些光并不是都能看得见的，人眼所能看见的只是其中的一部分，我便把这部分光称为可见光。在可见光中，波长最短的是紫光，稍长的是蓝光，以后的顺序是青光、绿光、黄光、橙光和红光，其中红光的波长最长，在不可见光中，波长比紫光短的光称为紫外线，比红光长的光叫做红外线。下表列出紫外可见光和红外区的大致的波长范

围。波长小于200nm的光之所以称为真空紫外，是因为这部分光在空气中很快被吸收，因此它只能在真空中传播。 现在常用的光波波长单位是μm,nm和?（埃），它们之间的关系是：1μm=103nm=104?。光除具有波动性之外，还具有粒子性。量子论认为，光是由许多光量子组成的，这些光量子具有的能量为hυ，其中h=×10-34J·S是普朗克常数，υ=c/λ是光的频率，c=3×10-8m/s 是真空中的光速。量子论较好地反映了光的波粒二象性。 在光辐射中的一部分是人眼能够看得见的。人眼怎么会感到这部分光的呢原来在人眼的视网膜上面布满了大量的感光细胞。感光细胞有两种：柱状细胞和锥状细胞。前者灵敏度高，能感觉极微弱的光；后者灵敏度较低，但能很好的区别颜色。在柱状细胞和锥状细胞里都会有一种感光物质，当光线照到视网膜上时，感光物质发生化学变化，刺激神经细胞，最后由神经传到大脑，产生视觉。如同感光片对各种颜色光的灵敏度也不一样，它对绿光的灵敏度最高，可对红光的灵敏度低得多。也就是说，相同能量的绿光和红光，前者在人眼中引起的视觉强度要比后者大得多。实践表明，不同的观察者的眼睛对各种波长的光的灵敏度稍有不同，而且还随着时间、观察者的年龄和健康状况而变。因此，只能以许多人的大量观察结果中取平均。现在大家公认的视觉函数曲线是国际照明委员会（简称CIE）根据平均人眼对各种波长的光的相对灵敏度值画成的曲线。

可见光的光谱及各种光的波长

各种光的波长 各种光的波长可见光的光谱

一个虹所表现的每个颜色只包含一个波长的光。我们称这样的颜色 为单色的。虹的光谱实际上是连续的，但一般人们将它分为七种颜色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但每个人的分法总是稍稍不同的。单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受，比如 暗的橙黄被感受为褐色，而暗的黄绿被感受为橄榄绿，等等。p1Ean qFDPw 显示器无法产生单色的橙色）。出于眼睛的生理原理，我们无法区 分这两种光的颜色。 也有许多颜色是不可能是单色的，因为没有这样的单色的颜色。黑色、灰色和白色比如就是这样的颜色，粉红色或绛紫色也是这样的 颜色。DXDiTa9E3d 波动方程是用来描写光的方程，因此通过解波动方程我们应该可以 得到颜色的信息。在真空中光的波动方程如下： utt = c2(uxx + uyy + uzz> c在这里是光速，x、y和z是空间的坐标，t是时间的坐标，u(x,y, z>是描写光的函数，下标表示取偏导数。在空间固定的一点

但实际上要描写一组光谱到底会产生什么颜色，我们还的理解视网膜的生理功能才行。 亚里士多德就已经讨论过光和颜色之间的关系，但真正阐明两者关系的是艾萨克·牛顿。约翰·沃尔夫冈·歌德也曾经研究过颜色的成因。托马斯·杨1801年第一次提出三元色的理论，后来赫尔曼·冯·亥姆霍兹将它完善了。1960年代人们发现了人眼内部感受颜色的色素，从而确定了这个理论的正确性。5PCzVD7HxA 人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色，一般人眼中有三种不同的锥状细胞：第一种主要感受红色，它的最敏感点在565纳M左右；第二种主要感受绿色，它的最敏感点在535纳M左右；第三种主要感受蓝色，其最敏感点在445纳M左右。杆状细胞只有一种，它的最敏感的颜色波长在蓝色和绿色之间。jLBHrnAILg 每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。因此进入眼睛的光一般相应这三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。xHAQX74 J0X 因为每种细胞也对其他的波长有反映，因此并非所有的光谱都能被区分。比如绿光不仅可以被绿锥状细胞接受，其他锥状细胞也可以产生一定强度的信号，所有这些信号的组合就是人眼能够区分的颜色的总和。LDAYtRyKfE

波速与波长、频率分析

2 波速与波长、频率的关系 一、学习目标 1．掌握波长、频率、波速的物理意义． 2．理解波长、频率和波速之间的关系． 3．应用波长、频率与波速之间的关系进行计算和分析问题． 二、预习与梳理 （一）波长 1.定义 ： 沿波的传播方向，两个相邻的 的质点之间的距离， 常用λ表示． 2.横波中两个相邻的波峰或波谷之间的距离就是波长；纵波中两个相邻的密部或疏部之 间的距离就是纵波的波长． （二）振幅 1.定义：在波动中，各质点离开其平衡位置的最大 ，即其振动的振幅，也称波的振 幅． 2.波的振幅的大小是波所传播 的直接量度． (三)频率 1.定义：波在传播过程中，介质中质点振动的频率都 ，这个频率被称为波的频率， 与振源的振动频率相同． 2.频率和周期的关系：周期和频率互为 ，f ＝1T . 3.频率和波长的关系：波的频率也等于在单位时间内通过某点的“ ”的数 目． (四)波速 1.定义 机械波在介质中 的速度．波速等于 和 的比值． 2.定义式 v ＝λT ，它又等于 和 的乘积，公式为 . 3.决定因素 机械波在介质中的传播速度由 的性质决定，在不同的介质中，波速 一般 ． 三、名师解疑 (一)波速、波长、频率的决定因素 1.波的频率是介质中各质点的振动频率，质点的振动是一种受迫振动，驱动力来源于 波源，所以波的频率由波源决定，是波源的频率．

2.波速是介质对波的传播速度．介质能传播波是因为介质中各质点间有弹力的作用，弹 力越大，相互对运动的反应越灵敏，则对波的传播速度越大．通常情况下，固体对机械 波的传播速度较大，气体对机械波的传播速度较小．对纵波和横波，质点间的相互作用 的性质有区别，那么同一物质对纵波和对横波的传播速度不相同．所以，介质对波的传 播速度由介质决定，与振动频率无关． 3.波长是质点完成一次全振动所传播的距离，所以波长的长度与波速v 和周期T 有关．即 波长由波源和介质共同决定． 由以上分析知，波从一种介质进入另一种介质，频率不会发生变化，速度和波长将发 生改变． (二)波的传播方向上各质点振动的分析 振源的振动在介质中由近及远传播，离振源较远些的质点的振动要滞后一些，这样 各质点的振动虽然频率相同，但步调不一致，离振源越远越滞后．沿波的传播方向上， 离波源一个波长的质点的振动要滞后一个周期，相距一个波长的两质点振动步调是一致 的．反之，相距12 个波长的两质点振动步调是相反的．所以与波源相距波长的整数倍的质点与波源的振动同步(同相振动)；与波源相距为12 波长的奇数倍的质点与波源的振动步调相反(反相振动)． (三)波在传播过程中的周期性和双向性 由于振动具有周期性，物体会在不同的时刻多次到达同一位置，故容易出现多解问 题．而对波动，波形的周期性是波动问题出现多解的最主要因素，主要包括三种情况： 1.空间周期性：沿波的传播方向上．相隔n (n 为自然数)个波长的质点振动步调是一致 的． 2.时间周期性：机械波在一个周期内不同时刻波形是不同的．但在相隔时间为周期的 整数倍的不同时刻，波形是完全相同的． 波的空间周期性与时间周期性统称为波的周期性． 当题目中没有给定波传播的时间t 与周期T 的关系或没有给定波的传播距离x 与波长λ 的关系时，机械波的这种时间周期性和空间周期性必然导致波的传播时间、速度和距离 等物理量有多个值与之对应，即产生多解．这三个物理量的关系可分别表示为： 传播距离的周期性：x ＝nλ＋Δx ， 传播时间的周期性：t ＝nT ＋Δt ， 传播速度的多种可能性：v ＝x t ＝nλ＋Δx nT ＋Δt ＝λT ＝Δx Δt ，以上各式中n ＝0,1,2,3，…… 3.波在传播过程中可能沿x 轴正向传播，也可能沿x 轴负向传播，这就是波传播的双向 性． 四、典型例题精讲

波长、频率和波速

波长、频率和波速 基础夯实 1．简谐机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是() A．振幅越大，则波传播的速度越快B．振幅越大，则波传播的速度越慢C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长 D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短 答案：D解析：由公式v＝λ T可知，波速与振幅没有直接的因果关系，所以A、B错误；质点在一个周期内的运动路程只与振幅有关，与波速无关，并不一定等于波长，故C错误；质点振动频率与波的频 率相同，又f＝1 T，故D正确。 2．下表给出30℃时，声波在不同介质中的传播速度。显然当声波由空气进入纯水中时，波速增大，则下列说法中正确的是() A. 答案：B解析：波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入水中时，频率f不变，波速v增大，则由公式v＝fλ知波长增大。 3．一列简谐波在两时刻的波形如下图中实线和虚线所示，由图 可确定这列波的() A．周期B．波速C．波长D．频率 答案：C解析：由题图可知波长λ＝4m，故本题正确选项为C。 4．一简谐横波在x轴上传播，波源的振动周期T＝0.1s，在某一 时刻的波形如图所示，且此时a点向下运动，则() A．波速为20m/s，波向x轴正方向传播 B．波速为10m/s，波向x轴负方向传播 C．波速为20m/s，波向x轴负方向传播 D．波速为10m/s，波向x轴正方向传播 答案：A解析：v＝λ T＝20m/s，因a点向下运动所以波沿x正方向传播。 5．如图(a)所示为一列简谐横波在t＝20s时的波形图，图(b)是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是() A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播 C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播 答案：B解析：由振动图线(图b)知周期T＝2s，由 波形图线(图a)知波长为100cm，由v＝ λ T得v＝50cm/s，A、C错误；由图b中知2s末P点向上运动，那么，20s末P点仍然向上运动，因而波向左传播，B正确。 6．一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t＝0时刻的波形如图所示。此时平衡位置位于x＝3m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为x a＝2.5m，x b＝5.5m，则() A．当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷 B．t＝T/4时，a质点正在向y轴负方向运动 C．t＝3T/4时，b质点正在向y轴负方向运动 D．在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同 答案：C解析：a、b两质点平衡位置之间的距离为Δx＝x b －x a＝3m＝ 3 4 λ，所以，当a质点处在波峰时，b质点恰在平衡 位置，A错；由图象可知波沿x轴负向传播，将波沿x轴方向分别平移 1 4波长和 3 4波长，可知B 错、 C 正 确；只有平衡位置间的距离为波长整数倍的两质点位移和速度才分别相同，故D错。 7．水面上有A、B两只小船，一列水波沿A、B方向传播，船每分钟上下摆动20次，水波的速度是4m/s，当A船位于波峰时，B恰好位于波谷位置，A、B两船间还有4个波峰，A、B两船间水平距离为多少？ 解析：解此题时要注意波传播的周期与介质质点的振动周期相同，故T＝3s，另外，A船与B船间距为波长的多少倍？这一点要根据题意简单画出A、B间的波形图，以便列式。由题意可得波传播的周期为T＝ 60 20s＝3s据v＝ λ T，得波长λ＝v T＝4×3m＝12m可见A、B间水平距离为s＝(4＋ 1 2)λ＝54m 点评：本题以人们常见水中小船为背景，主要考查了描述波的物理量及三者间的关系，是一道典型的与生活实际相结合的问题。 能力提升 1．如图所示，波源S的起振方向向上，振动频率f ＝100Hz，产生的简谐波分别沿水平方向向左、右传播，

知识讲解波长频率和波速

波长、频率和波速 编稿：张金虎审稿：吴嘉峰 【学习目标】 1．知道波长、频率的含义。 2．掌握波长、频率和波速的关系式，并能应用其解答有关问题。 3．知道波速由介质本身决定，频率由波源决定。 【要点梳理】 要点一、波长、频率和波速 1．波长、频率和波速 （1）波长． 两个相邻的运动状态总是相同的质点间的距离，或者说在振动过程中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫做波长．例如，在横波中两个相邻波峰（或波谷）之间的距离，在纵波中两个相邻密部（或疏部）之间的距离都等于波长．波长用 ?表示． （2）频率． 由实验观测可知：波源振动一个周期，其他被波源带动的质点也刚好完成一次全振动，且波在介质中往前传播一个波长．由此可知，波动的频率就是波源振动的频率．频率用f表示． （3）波速． 波速是指波在介质中传播的速度． 要点诠释：①机械波的波速只与传播介质的性质有关．不同频率的机械波在相同的介质中传播速度相等；同频率的横波和纵波在相同介质中传播速度不相同．②波在同一均匀介质中匀速向前传播，波速”是不变的；而质点的振动是变加速运动，振动速度随时间变化． 2．波长、频率和波速之间的关系 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可以得到波长?、频率f（或周期T）和波速v三者的关系为：vT??． 根据1Tf?，则有vf??。 3．波长?、波速v、频率f的决定因素 （1）周期或频率，只取决于波源，而与v?、无直接关系． （2）速度v取决于介质的物理性质，它与T?、无直接关系．只要介质不变，v 就不变，而不取决于T?、；反之如果介质变，v也一定变． （3）波长?则取决于v和T。只要vT、其中一个发生变化，其?值必然发生变化，

波长频率和波速1

第3讲波长、频率和波速 (一)描述机械波的物理量 (1)波长(λ) a.定义：沿着波的传播方向，两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。 b.单位：米 ①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。 ②质点振动一个周期，振动形式在介质中传播的距离恰好等于一个波长，即：振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。 (2)波速(v) a.定义：波的传播快慢，其大小由介质的性质决定的，在不同的介质中速度并不相同。 b.单位：米/秒 c.表达式：v＝λ/T (1)频率质点振动的周期又叫做波的周期(T)；质点振动的频率又叫做波的频率(f)。 波的振动周期和频率只与振源有关，与媒质无关。 (二）练习讨论 提问1：从下图波的图象中你可以直接看出哪些物理量？ 答：从图象可以直接读出振幅A为6cm，波长为20cm，还可以对比看出在该时刻任一质点相对平衡位置的位移(包括大小和方向)。 3．已知波的振幅A，求质点Δt时间内通过的路程和位移及质点振动状态传播的距离 提问2：(提出问题请同学讨论) 上图中，质点A的振动传到E点时，求点A运动的位移、路程各是多少？此过程质点B的振动状态向右传播多远？ 答：从图象看，A点与E点是振动完全相同的相邻的两点，显然两点的横坐标之差恰为一个波长，即A点的振动状态传到E点时经历的时间恰为一个周期。在相应时间内质点正好完成一次全振动，则其相对平衡位置的位移为6cm；而其运动路程是振幅的4倍，等于24cm。在这段时间内，B质点振动状态传到F点，F与B点在波长的传播方向上的距离恰为一个波长，所以质点B的振动状态向右传播20cm。 讲解：当介质传播振动时，其内部质点振动的位移和路程与质点振动状态传播的距离并没有直接的关系，只能通过波的周期与质点振动周期的一致性，将上述三个物理量(x、s、λ)联系起来。 例题评讲： 例1．下图是一列简谐波在某一时刻的波形图线。虚线是0.2s后它的波形图线。这列波可能的传播速度是多大？ 解：因为波具有空间周期性，当波向右传播时，在0.2s内，传播的距离应为：

波长频率和波速

第12章第3节波长频率和波速 基础夯实 1．关于波速，下列说法中正确的是() A．反映了振动在介质中传播的快慢 B．反映了介质中质点振动的快慢 C．反映了介质中质点迁移的快慢 D．波速由介质和波源共同决定 答案：A 2．关于波长下列说法正确的是() A．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长 B．在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长 C．在波形图上速度最大且方向相同的相邻两质点间的距离等于一个波长 D．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长 答案：AC 解析：机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A正确；由波形图可见，在一个完整波形上，位移相同的质点间的距离不一定等于一个波长，故B选项错误；速度最大且方向相同的质点，在波形图上是在平衡位置上的点，若两质点相邻正好是一个完整波形的两个端点，所以C选项正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长λ的整数倍，故D选项不正确． 3．(2010·绵阳中学高二检测)一简谐横波在x轴上传播，波源的振动周期T＝0.1s，在某一时刻的波形如图所示，且此时a点向下运动，则() A．波速为20m/s，波向x轴正方向传播 B．波速为10m/s，波向x轴负方向传播 C．波速为20m/s，波向x轴负方向传播 D．波速为10m/s，波向x轴正方向传播 答案：A 解析：v＝λ T＝20m/s，因a点向下运动所以波沿x正方向传播． 4．(2010·沈阳二中高二检测)如图(a)所示为一列简谐横波在t＝20s时的波形图，图(b)是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是()

A ．v ＝25cm/s ，向左传播 B ．v ＝50cm/s ，向左传播 C ．v ＝25cm/s ，向右传播 D ．v ＝50cm/s ，向右传播 答案：B 解析：由振动图线(图b)知周期T ＝2s ，由波形图线(图a)知波长为100cm ，由v ＝λ T 得v ＝50cm/s ，A 、 C 错误；由图b 中知2s 末P 点向上运动，那么，20s 末P 点仍然向上运动，因而波向左传播，B 正确． 5．一列简谐横波沿x 轴传播，周期为T .t ＝0时刻的波形如图所示．此时平衡位置位于x ＝3 m 处的质点正在向上运动，若a 、b 两质点平衡位置的坐标分别为x a ＝2.5m ，x b ＝5.5 m ，则( ) A ．当a 质点处在波峰时，b 质点恰在波谷 B ．t ＝T /4时，a 质点正在向y 轴负方向运动 C ．t ＝3T /4时，b 质点正在向y 轴负方向运动 D ．在某一时刻，a 、b 两质点的位移和速度可能相同 答案：C 解析：a 、b 两质点平衡位置之间的距离为Δx ＝x b －x a ＝3 m ＝3 4λ，所以，当a 质点处在波峰时，b 质点 恰在平衡位置，A 错；由图象可知波沿x 轴负向传播，将波沿x 轴方向分别平移14波长和3 4波长，可知B 错、 C 正确；只有平衡位置间的距离为波长整数倍的两质点位移和速度才分别相同，故 D 错． 6．(2010·绵阳市高二检测)如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S ，产生两列分别沿x 轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f 1、f 2和v 1、v 2，则( ) A ．f 1＝2f 2，v 1＝v 2 B ．f 1＝f 2，v 1＝0.5v 2 C ．f 1＝f 2，v 1＝2v 2

每种颜色的光与波长的对应值

每种颜色的光与波长的对应值 紫光 400～450 nm 蓝光 450～480 nm 青光 480～490 nm 蓝光绿 490～500 nm 绿光 500～560 nm 黄光绿 560～580 nm 黄光 580～595 nm 橙光 595～605 nm 红光 605～700 nm

根据光子能量公式：E＝hυ 其中，h为普朗克常数，υ为光子频率 可见光的性质是由其频率决定的。 另外，在不同折射率的介质中，光的波长会改变而频率不变。

色温 色温（colo(u)r temperature）是表示光源光色的尺度，单位为K（开尔文）。色温在摄影、录象、出版等领域具有重要应用。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。 一．概述 基本定义 色温是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量

分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K （开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5600K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。 显示器指标 色温（ColorTemperature）是高档显示器一个性能指标。我们知道，光源发光时会产生一组光谱，用一个纯黑体产生出同样的光谱时所需要达到的某一温度，这个温度就是该光源的色温。15英寸以上数控显示器肯定带有色温调节功能，通过该功能（一般有9300K、6500K、5000K三个选择）可以使显示器的色彩能够满足高标准工作要求。高档产品中有些还支持色温线性调整功能。 光源颜色 光源的颜色常用色温这一概念来表示。光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。在黑体辐射中，随着温度不同，光的颜色各不相同，黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。某个光源所发射的光的颜色，看起来与黑体在某一个温度下所发射的光颜色相同时，黑体的这个温度称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成份则越多，而红色的成份则越少。例如，白炽灯的光色是暖白色，其色温表示为2700K，而日光色荧光灯的色温表示方法则是6000K。 某些放电光源，它发射光的颜色与黑体在各种温度下所发射的光颜色都不完全相同。所以在这种情况下用“相关色温”的概念。光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度下发射的光的颜色最接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温。