不同波长的电磁波在介质中的速度

发布网友发布时间：2024-09-30 03:12

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热心网友时间：2024-10-07 16:16

电磁波的波长与介质有关，但介质不是决定波长的因素，而不同介质是决定电磁波传播快慢的因素。因为涉及到电磁学领域的内容，下面就以空间中的平面电磁波为例子，从一些简单的概念入手，来看看电磁波的速度到底是由什么决定的；
电磁波是在空间中传播的一种横波，初级阶段的初学者一般都能理解像周期，相位，频率，振幅，波长等概念；但是为了推导电磁波速度的决定式，还需要引入一些新的概念，比如将电磁波在单位距离内的相位的变化量定义为相位常数，用β表示，单位为rad/m；
在现实生活中每一种介质都有对应的电磁特性，为了表示这种特性，在电磁学中分别用相对磁导率μr和相对介电常数εr来表示，而在真空中，磁导率则为μ0，介电常数为ε0，任何一种材料的磁导率和介电常数就是对应与真空中的乘积，那么在前面的β就可以表示为β=ω(με)?，在空间相位差为2π的两个波阵面之间的距离定义为波长λ，显然λ=2π/β，通过换算我们可以得到，λ=1/(f/(με)?)，这里可以看出，电磁波的波长是与介质有关的；
最后将相同相位面在空间中的移动速度定义为相位速度，也就是电磁波的速度，即v=dz/dt=ω/β，又通过代换，可以得到v=1/(με)?，这就是我们要的结果，电磁波的速度完全是由这两个参数决定的，在物理学中，将真空中的μ0表示为μ0=4πe–7H/m，ε0表示为ε0=(1/36π)e–9F/m，计算出v约等于3e8米每秒，这就是为什么说在真空中光速（电磁波）最快的原因。因此对于同一种介质，不管电磁波以什么频率传播，其速度都是一样的，波长只是与介质有关而已。