Частота, длина волны и энергия электромагнитных колебаний

Волновые представления об электромагнитном излучении оперируют понятиями “длина волны” (традиционно представляется символом λ) и “частота” (традиционно представляется символом n). Размерность этих величин зависит от системы исчисления. К сожалению, в разных спектральных методах традиционно применяются не только разный способ выражения, но и размерность. Так, в электронной спектроскопии наиболее употребимой является длина волны, которую выражают в долях метра (нм – нанометр, ммкм), в инфракрасной спектроскопии – величина, обратная длине волны, выраженной в сантиметрах (см^-1), в спектроскопии ЯМР основной величиной является частота, выраженная в Гц, в ряде случаев характеристику электромагнитного излучения приводят в эВ. Этот разнобой приводит к некоторым затруднениям в представлении и сопоставлении величин.

На рисунке 1.1 схематично представлен характер волны. Если за отрезок времени τ электромагнитная волна “проходит” путь, равный l, совершая при этом n переходов от крайней “верхней точки” до крайней “нижней точки” (такой полный переход называется периодом волны), то длиной волны λ является “длина” одного периода. При этом частотой колебаний называется величина n,:

.

(

1.1

)

Учитывая, что скорость света (скорость распространения электромагнитных колебаний) в вакууме является величиной постоянной и ограниченной и обозначается как c, оказывается, что частота, длина волны и скорость света связаны между собой уравнением:

.

(

1.2

)

Величина, обратная длине волны, называется волновым числом и обозначается как :

.

(

1.3

)

Если длина волны выражена в см, то волновое число, соответственно имеет размерность см^-1. Такое представление используется в ИК-спектроскопии. Волновое число пропорционально частоте и является частным частоты, выраженной в Гц, и скорости света, выраженной в см×сек^-1:

.

(

1.4

)

Несмотря на анахроичность системы СГС, эта величина сегодня остается общеупотребимой, с чем приходится смириться.

Рисунок

1.1

– Схематическое представление световой волны

Дата добавления: 2014-01-13