波長

波長(Wavelength)
國立彰化師範大學物理系楊孟欣/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

物理上，波長是指ㄧ給定的頻率的傳播波每單位重複的距離，通常表示成 $$\lambda$$，波的現象有光、水波跟聲波。

波的有些性質是隨著位置而改變的，例如聲波的空氣壓力，電波電量的大小，或是光波的磁場大小。人耳可聽見的頻率為 $$20~Hz$$～$$20~kHz$$ 約是 $$17$$ 公尺到 $$0.017$$ 公尺的波長範圍。而可見光的範圍是從遠紅光的 $$700~nm$$ 到紫光的 $$400~nm$$。

與頻率的關係

跟波長 $$\lambda$$ 成反比的是頻率，關係式為 $$\lambda=\frac{v_\omega}{f}$$，其中 $$v_\omega$$ 是指相速度。以電磁輻射來說，就如同光在真空中，光速為 $$299,792,458~m/s$$ 或是 $$3\times 10^8~m/s$$。以聲波來說，在室溫與大氣壓力下，在空氣中聲音的速度為 $$345~m/s$$。在SI制，通常用公尺表示波長，$$Hz$$ 表示頻率而傳播速度用 $$m/s$$ 表示。

值得注意的是，在波的現象中，波長不是指粒子在週期中所運動的距離，舉例來說，在聲波與水波，粒子在週期中所運動的距離都只是波長的一小部份，而對於爆破波跟衝擊波，粒子的位移都很大。在另一方面，在波長不改變的情況下頻率也會改變，也就是說波速改變了。當光射入另一種介質時波速跟波長都會改變，但是頻率卻不會改變，或是顏色的不變。

非真空介質

光的速度在大部份的介質中都低於在真空中的速度，意思就是說在同一頻率的波，在介質中的波長比在真空中的短，在介質中的波長為 $$\lambda’=\lambda_0/n$$，$$n$$ 是指介質的折射率。電磁輻射的波長通常都是指真空中的波長，除非有特別指明要介質中的波長，以聲波來說，通常都是指在介質中的波。

粒子的德布洛衣波長

德布洛衣主張所有粒子的動量都與波長有關 $$\lambda=h/p$$，$$h$$ 是指蒲朗克常數，$$p$$ 是指粒子的動量，這個假說建立在量子力學的基礎上，現在，我們都稱這個波長為德布洛衣波長，舉例來說，電子在陰極射線管運動的波長為 $$10^{-3}~m$$。

參考資料

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Wavelength