波長計算機

波長とは、波の連続する周期で同じ状態にある点同士の距離です。例えば山から次の山、密な部分から次の密な部分までの距離を指し、通常はギリシャ文字のラムダで表します。周波数は毎秒ある点を通過する周期の数、波の速さは媒質中を変動が伝わる速さです。これらは「波長は波の速さを周波数で割った値」という基本関係 λ = v/f で結ばれています。 真空中の電磁波の速さは正確に毎秒 299,792,458 メートルです。電波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線、X 線、ガンマ線はいずれもこの関係に従いますが、周波数と波長は非常に広い桁の範囲に及びます。多くの実用的な電磁波計算では、空気中の速さは真空よりわずかに遅い程度です。ガラス、水、光ファイバーなどの物質中では、屈折率に応じて遅く伝わります。 力学的な波には、媒質と条件に合った速さを使う必要があります。摂氏 20 度付近の乾燥空気中では音速はおよそ毎秒 343 メートルですが、温度、湿度、気体の組成、圧力に関する前提で採用値が変わります。液体や固体中では音ははるかに速く伝わります。弦、水面、弾性体の波の速さも、張力、密度、深さ、剛性、形状によって決まります。したがって正しい速度の選択は、正しい周波数の入力と同じくらい重要です。 本計算機では基本的な SI 単位を用い、周波数はヘルツ、速度はメートル毎秒で入力します。主な結果はメートルで表示し、光の波長を読み取りやすいようナノメートルも示します。一ナノメートルは十億分の一メートルです。500 テラヘルツの光なら、500,000,000,000,000 ヘルツと真空中の光速を入力すると約 599.6 ナノメートルとなり、可視光の範囲に入ります。 アンテナの概算、音響の演習、分光、通信、波動物理の入門に利用できます。実際のアンテナ寸法は、計算した自由空間波長の四分の一、半分などを基に、構造や周囲の影響を補正する場合があります。精密な用途では媒質固有の位相速度を使い、入力値に十分な有効数字を確保してください。周波数、位相速度、波長の関係式は厳密ですが、実用上の精度は入力値に依存します。