Ljusvågor är mer komplexa och beskrivs av en kombination av begrepp och ekvationer beroende på sammanhanget. Här är en uppdelning:
1. Vågekvation:
Den mest grundläggande beskrivningen av en våg, inklusive ljusvågor, är vågekvationen :
∂²ψ/∂t² =V² ∂²ψ/∂x²
* ψ (psi) representerar vågfunktionen, som beskriver vågens amplitud vid en given punkt i rymden och tiden.
* t är tid.
* x är position.
* v är vågens hastighet (ljusets hastighet i ett vakuum, C, för ljus).
Denna ekvation berättar hur vågfunktionen förändras över tid och rum.
2. Elektromagnetisk vågekvation:
Ljusvågor är en specifik typ av elektromagnetisk våg. Deras beteende styrs av Maxwells ekvationer , en uppsättning av fyra ekvationer som beskriver förhållandet mellan elektriska och magnetiska fält. Dessa ekvationer kan kombineras för att härleda en vågekvation specifikt för elektromagnetiska vågor:
∇²E - (1/c²) ∂²E/∂t² =0
* e representerar det elektriska fältet.
* c är ljusets hastighet.
* ∇² är Laplacian -operatören, som representerar det andra derivatet med avseende på rumsliga koordinater.
Denna ekvation visar att det elektriska fältet (och på liknande sätt magnetfältet) sprids som en våg med ljusets hastighet.
3. Fotoner:
Ljus kan också beskrivas som en ström av partiklar som kallas fotoner. Fotoner har energi och fart, och deras beteende beskrivs av kvantmekanik.
e =hν
* e är fotonens energi.
* h är Plancks konstant.
* v är frekvensen för ljusvågen.
4. Andra relevanta ekvationer:
Beroende på den specifika situationen kan andra ekvationer vara relevanta för att beskriva ljusvågor, till exempel:
* Doppler -effekten: Förklarar förändringens förändring på grund av källans och observatörens relativa rörelse.
* Fresnel -ekvationerna: Beskriv reflektion och överföring av ljus vid gränssnitt mellan olika material.
* Huygens-Fresnel-principen: Förklarar hur ljusvågor sprider sig och diffrakteras.
Sammanfattningsvis:
Det finns inte en enda, enkel formel för ljusvågor. Istället beskrivs de av en kombination av koncept och ekvationer från olika områden, inklusive klassisk vågteori, elektromagnetism och kvantmekanik. De specifika ekvationerna som används beror på det specifika fenomenet som studeras.
