Электромагнитная волна имеет частоту 200 ТГц. Определите её длину волны в вакууме.

Для решения задачи, связанной с длиной волны электромагнитного излучения, необходимо понимать основные физические принципы, которые используются в данном контексте. Рассмотрим теоретическую часть, которая поможет понять, как подойти к решению задачи.

Основные понятия

1. Электромагнитная волна — это колебание электрического и магнитного полей, распространяющееся в пространстве со скоростью света. Такие волны не требуют вещества для распространения и могут двигаться в вакууме.

2. Частота волны ($ \nu $) — количество колебаний волны в единицу времени. Единицей измерения частоты в системе СИ является герц (Гц), где $ 1 \, \text{Гц} = 1 \, \text{колебание/секунда} $. В задаче указана частота $ 200 \, \text{ТГц} $, где $ 1 \, \text{ТГц} = 10^{12} \, \text{Гц} $.

3. Длина волны ($ \lambda $) — расстояние, которое волна проходит за один полный цикл колебания. Она измеряется в метрах ($ \text{м} $).

4. Скорость света ($ c $) — это скорость распространения электромагнитных волн в вакууме. $ c $ является постоянной величиной, равной примерно $ c = 3 \times 10^8 \, \text{м/с} $.

Уравнение связи между частотой, длиной волны и скоростью света

Для электромагнитных волн в вакууме справедливо следующее фундаментальное уравнение:

$$ c = \lambda \cdot \nu $$

где:
− $ c $ — скорость света ($ 3 \times 10^8 \, \text{м/с} $),
− $ \lambda $ — длина волны (в метрах),
− $ \nu $ — частота волны (в герцах).

Из этого уравнения можно выразить длину волны:

$$ \lambda = \frac{c}{\nu} $$

Перевод единиц

Чтобы использовать данную формулу, все величины должны быть выражены в системе СИ.
− Частота волны в задаче дана в терагерцах ($ \text{ТГц} $), поэтому сначала нужно перевести её в герцы. Напомним, что:

$$ 1 \, \text{ТГц} = 10^{12} \, \text{Гц}. $$

Таким образом, частота $ \nu = 200 \, \text{ТГц} $ будет равна:

$$ \nu = 200 \cdot 10^{12} \, \text{Гц}. $$

• Скорость света уже дана в системе СИ ($ \text{м/с} $), ничего переводить не требуется.

Физический смысл длины волны

Длина волны — это физическая величина, которая показывает, какое расстояние проходит волна за один полный цикл. Чем выше частота волны, тем меньше её длина. Например, радиоволны, которые имеют низкую частоту, имеют большую длину волны, в то время как волны видимого света или ультрафиолетового излучения, которые обладают высокой частотой, имеют короткую длину волны.

Используя приведённую теорию, можно подставить значения в формулу и вычислить длину волны электромагнитного излучения с частотой $ 200 \, \text{ТГц} $.