波长、峰值波长、主波长和微波的知识介绍

2018-03-14 09:35:57 517

波长(wavelength)是指波在一个振动周期内传播的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。波长λ等于波速u和周期T的乘积,即λ=uT。同一频率的波在不同介质中以不同速度传播,所以波长也不同。

横波与纵波的波长
波长指沿着波的传播方向,在波的图形中两个相对平衡位置之间的位移。横波与纵波的波长所代表的意义是不同的。在横波中,波长是指相邻两个相位相差   的点的距离,通常是相邻的波锋、波谷或对应的过零点。在纵波中,波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。波长在物理中常表示为λ,国际单位是米(m)。

主波长
任何一个颜色都可以看作为用某一个光谱色按一定比例与一个参照光源(如CIE标准光源A、B、C等,等能光源E,标准照明体D65等)相混合而匹配出来的颜色,这个光谱色就是颜色的主波长。

光谱色:就是CIE色度图中外围的一圈轨迹线上的光色。在这条轨迹线上,所有的光都是纯色光。

主波长是用来描述观察非纯色光的颜色所对应的某个纯色光波长的颜色。也就是说,不同色光的主波长可能对应于同一个波长值。也可反过来说,具有相同主波长值的两种光,可能具有不同的光色。

用“主波长”来表示光,可以理解为,该光不是纯色光。
颜色的主波长相当于人眼观测到的颜色的色调(心理量)。若已获得被测LED器件的色度坐标,就可以采用等能白光E光源(x0=0.333314,y0=0.333288)作为参照光源来计算决定颜色的主波长。计算时根据色度图上连接参照光源色度点与样品颜色色度点的直线的斜率,查表读出直线与光谱轨迹的交点,确定主波长


峰值波长和主波长的区别

1、WLP(峰值波长):光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。它是一种纯粹的物理量,一般应用于波形比较对称的单色光的检测。

2、WLD(主波长):眼睛能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长为主波长;在CIE1931马蹄形坐标中,从E点(0.33,0.33)象被测物体做延长线与马蹄形曲线有交点对应的波长。

通常你所看到的一束光,它并非是单一波长的光,它是由很多波长的光组合而成的。其中,某一波长的光的能量相对其它波长的光能量都大,则这一波长就是该束光的峰值波长λp。

但是,这一束光中各波长光的波长分布并不一定以λp为界对称分布,我们人眼感受到的是各波长作用的综合结果,感觉它对应于一个单一波长的光,这个波长值就是λd。在波长分布曲线上,一条横坐标与曲线之间的垂直线,将曲线下的面积分成左右两边相等,这条垂线对应的波长值就是λd。

一般对于色光来说我们是要看λd值,因为λd值能够更准确的反映它的颜色;λp值应该更多的用在蓝光激发荧光粉形成白光的时候,以判断蓝光芯片的λp值与荧光粉的激发波长是否匹配。另外非单色光(复色光),一般是白光,λd值也只是可以参考,要判断它的颜色还是要看它的色坐标或是色温。

谱线半宽度(half width of line spectrum),光谱线的半值宽度,是指两半峰位置间的波长差,即半谱宽度。


可见光:

可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400~760nm之间,但还有一些人能够感知到波长大约在380~780nm之间的电磁波。

正常视力的人眼对波长约为555nm的电磁波最为敏感,这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。人眼可以看见的光的范围受大气层影响。大气层对于大部分的电磁辐射来讲都是不透明的,只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样,例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段,对于寻找花蜜有很大帮助。
可见光辐射一般指太阳辐射光谱中 0.38~0.76 微米波谱段的辐射,由紫、蓝、青、绿、黄、橙、红等七色光组成。是绿色植物进行光合作用所必须的和有效的太阳辐射能。到达地表面上的可见光辐射随大气浑浊度、太阳高度、云量和天气状况而变化。可见光辐射约占总辐射的45~50%。

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波长越长穿透能力越强?波长越短贯穿能力越强?


是的,要区分穿透和贯穿这两个概念。

波长越长,绕射的能力越强,例如无限电波可以绕过高楼大厦传播、红灯的灯光比绿光和黄光更能穿透雾霭传播到远处以提醒司机;

波长越短,波的能量越大,贯穿能力越强,例如X光可贯穿皮肤、骨骼,紫外线能杀死细菌、强的紫外线能引起皮肤癌、穿越电离层等

根据:波速=波长*频率(频率和波长成反比例关系),则,

f=230MHz,  波长越长,绕射能力越强,穿透能力越强,信号损失衰减越小,传输距离越远,实现信号广覆盖。

f=1800MHz,波长越短,直射能力越强,贯穿能力越强,信号损失衰减越大,传输距离越短,杀伤力越强,实现信号局域覆盖。

注意:(波粒二象性:波长越短,能量越大,穿透能力越强)


波长的基础知识:
1.波的频率和波长满足关系式:波速=波长×频率,所以频率不同的电磁波在真空中具有不同的波长。

2.电磁波在空间是向各个方向传播的,所有这些电磁波仅在波长(或频率)上有所差别,而在本质上完全相同,且波长不同的电磁波在真空中的传播速度都是电磁波的传播速度,即等于光速,是3x10e8米/秒。在空气中和在真空中近似。

3.不同频率(或不同波长)的电磁波的传播速度都相同,电磁波的频率愈高,相应的波长就越短。所以频率较大的电磁波,波长较短。无线电波的波长最长(频率最低),而射线的波长最短(频率最高)。

4.无线电频谱:通常无线电波所指的是从极低频10KHz到极超高频的顶点30GHz(Giga Hertz),因为超出这个范围以外的无线电频谱,其特性便有很大不同了,例如光线、X射线等,而在上述10KHz到30GHz,通常划分成七个区域,参看下表,其中高频3~30MHz就是我们通常所说的短波。

无线电频谱的划分:
极低频 VLF Very Low Frequency频率范围 10KHz - 30KHz
低频 LF(俗称长波LW)Low Frequency 频率范围 30KHz - 300KHz
中频 MF (俗称中波MW)Medium Frequency 频率范围 30KHz - 3000KHz
高频 HF (俗称短波SW)High Frequency 频率范围 3MHz - 30MHz
极高频 VHF(俗称超短波,而频率在88-108MHZ范围的民用广播则俗称为调频电台FM)Very High Frequency 频率范围 30MHz - 300MHz
超高频 UHF Ultra High Frequency 频率范围 300MHz - 3000MHz
极超高频 SHF Super High Frequency 频率范围 3000MHz - 30000MHz

5. 关于穿透性,波长越长,频率越低,穿透性越好(衍射,入和出不是同一个微波粒子)。

6.频率越高,波长越短,能量越大,穿刺能力越强(同物体内部穿过,入和出是同一个微波粒子,如X射线Y射线)。且频率高带宽大,传输速率高,传播距离近(衍射能力弱,能量在穿刺工程中消耗)。

备注:

由于微波频率很高,所以在不大的相对带宽下,其可用的频带很宽(时域中时间相对越短,频域中相对越宽),可达数百甚至上千兆赫兹。这是低频无线电波无法比拟的。这意味着微波的信息容量大,所以现代多路通信系统,包括卫星通信系统,几乎无例外都是工作在微波波段。另外,微波信号还可以提供相位信息,极化信息,多普勒频率信息。这在目标检测,遥感目标特征分析等应用中十分重要
微波的频率范围分为:
 米波:波长10m→1m。频率30MHz→300MHz。
 分米波:波长10dm→1dm。频率300MHz→3000MHz。
 厘米波:波长10cm→1cm。频率3000MHz→30000MHz。
 毫米波:波长10mm→1mm。频率3ooooMHz→300000MHz。

 沿地面传播的无线电波叫地波,又叫表面波。电波的波长越短,越容易被地面吸收,因此只有长波和中波能在地面传播。地波不受气候影响,传播比较稳定可靠。但在传播过程中,能量被大地不断吸收,因而传播距离不远。所以地波适宜在较小范围里的通信和广播业务使用。在无线信道通信中,频率较低的电磁波趋于沿弯曲的地球表面传播,有一定的绕射能力。这种传播方式成为地波传输。在低频和甚低频段,地波能够传播超过数百千米或数千千米。 沿地面传播的无线电波叫地波。当天线架设较低,且其沿地面方向为最大辐射方向时,主要是地波传播。地波传播的特点是信号比较稳定,基本上不受天气的影响,但随着电波频率的升高,传输损耗迅速增大。因此,这种方式更加适合长波的低频传输。