光波波长

光波波长 光波与声波为什么在真空中一个可以传播，一个不可传播原因是什么？

在回答这个问题之前，我们要弄先明白真空是什么。

真空是怎么被发现？1641年意大利数学家托里拆利在一根长为1m的管子内加满水银，然后很缓慢的将管口倒转在一个盛满水银的盆内，这时管子内水银柱的高度降为 76 cm，而玻璃管最上方无水银的24cm地带就是“真空”状态。

简单来说，就是把一个密闭空间内的空气抽出来之后，就产生了真空。

物理学中给真空的定义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。

人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空。

事实上，物理学中的真空是相对地球大气而言的，在地球大气层之外的宇宙太空才是最接近真空的。

这是因为在太空里没有地球大气所包含的各种氮、氧、氩、二氧化碳、水等分子。

有趣的是，据NASA的科学家称，外太空的味道闻起来类似于煎牛扒、加热后的金属或者焊接东西的味道。

在简单的了解真空是什么之后，我们再来讨论光波和声波能否在真空中传播、以及怎么传播。

光波物理学中定义光是指所有的电磁波谱，光是由光子为基本粒子组成，具有粒子性与波动性，所以也称为波粒二象性。

人眼只能看到电磁波谱的一小部分。

可见光谱范围大约为390～760nm，不可见光有红外线（波长大于760nm），紫外线（波长小于380nm），x射线及远红外线等。

光波与声波虽然类似，但并不相同，光波属于电磁波，所以光的传播不需要介质，并且光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。

电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动。

例如，在无线电广播中，人们先将声音信号转变为电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。

而在另一地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线广播的大致过程。

一般来说，凡是电磁波（也就是广义上的“光”）在真空中的传播速度都是一样的，约为30万公里/秒（真空中光传播的速度是宇宙间物质运动的最快速度）。

,但不同的介质对不同波长的光的阻碍作用是不同的,所以光在不同的介质中速度是不同的。

光速的计算方式真空中光的波速为c，它等于波长λ和频率f的乘积c=λv目前公认的光速数值是：c=299792.458km/s≈3×10^5km/s声波首先来说，在真空中没有可供声波传导的介质,所以声波在真空中是不可传播的。

下面简单来说说声波如何传播：声音的本质是声波，而声波是一种机械波，需要依靠d性介质来传播。

声波前进的过程是相邻的介质粒子之间的接力赛，它们把波动形式向前传递，但它们自己仍旧在原地振荡，也就是说介质粒子并不跟着声波前进。

具体来说，就是声源的振动引起临近的介质跟着一起振动，形成了疏密相间的纵波（波的传播方向与振动方向一致），并向四面八方扩散开来，这就是声波产生的原因。

按频率来分的话，频率为20Hz~20kHz之间的声波称为可听波，即人耳能分辨的声波；频率低于20Hz的声波称为次声波；频率在20kHz~1GHz的声波称为超声波；频率大于1GHz的声波称为特超声或微波超声。

声波可以在固体、液体或是气体介质中传播，介质密度愈大，则音速愈快。

在空气中，音速又会依空气之状态（如湿度、温度、密度）不同而有不同数值。

如攝氏零度的海面音速约为 331.5m/s(1193 km/h)；一万米高空之音速约为 295m/s(1062 km/h)；另外每升高1摄氏度，音速就增加0.607m/s。

如何测量和计算声波速度在1635年有人用q声来测声速，以后方法又不断改进，到1738年巴黎科学院利用炮声进行测量，测得结果折合为0℃时声速为332米/秒，与目前最准确的数值331.45米/秒只差0.15%，这在当时“声学仪器”只有停表和人耳和情况下，的确是了不起的成绩。

经过严格推导，声速公式为：式中ρ为介质的密度；K称为体积d性模量，dp、dρ分别为压强和密度的微小变化。

对于液体和固体，K和ρ随温度和压强的变化很小，主要是随介质不同而异，所以在同一介质中，声速基本上是一个常数。

对于气体，K和ρ随压强和温度的变化很大,故按体积d性模量的定义，以用下式计算更为方便：

根据目前的理论，光是一种粒子，具有粒子特性，用光电效应实验进行了证明和解释；又由于光子的体积和质量都很小，尚无人测量出光子的静止质量和体积，就像能量一样滴传播，因此也具有波的性质，双缝干涉实验、衍射等现象等可以解释光的波动特性。

实际上，如果光是粒子，就有静止质量；如果没有静止质量，就是能量而不是粒子。

光是粒子与光子没有静止质量是矛盾的。

那么，光电效应不是证明了光是粒子了吗？其实不一定。

光电效应只可以证明光所携带的能量与电子激发之间的关系。

因为不同波长与颜色的光所携带的动能不同，低能量的单一光子不能自行激发电子，一旦光子能量达到一定级别，单个光子也能立即使得电子激发越出金属板。

这种现象不一定说明光子就是粒子，只能说光子具有粒子特性，因为光的发射需要能量，紫外线能量较高，红外线能量较低。

如果光只的产生是按照能量级别进行的，就是说不够级别的能量不能产生光，即使产最低能量的光，也需要一个临界点（光的激发能），那么光的能量是是一份一份组成的，而且与电子的能量有一定的配比关系。

因此，光还是一股能量。

回到本题的原点，如果说光是能量，声也是能量，那么光能在真空中传播，声也能在真空中传播。

只是声在真空中传播时发生了频率改变，也就变得不是原来的声音，人们听不到而已。

把闹钟罩子抽成真空时，闹钟还在继续敲打，说明一直在发送出能量，但随着空气被抽出，声音不见了，但声音发生了频率改变，继续传播和扩散，但不是可听见的声波了。