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光波の式は何ですか?

たとえば、長方形の面積を計算するための式を考えるかもしれない方法では、単一の「光波の式」はありません。

光波はより複雑であり、コンテキストに応じて概念と方程式の組み合わせによって説明されます。これが故障です:

1。波方程式:

光波を含む波の最も基本的な説明は、波の方程式です :

∂²ψ/∂t²=v²∂²ま/∂x²

* ψ(psi) 波動関数を表します。これは、空間と時間の特定のポイントでの波の振幅を表します。

* t 時間です。

* x 位置です。

* v 波の速度(光の真空中の光の速度)です。

この方程式は、時間と空間にわたって波動関数がどのように変化するかを教えてくれます。

2。電磁波方程式:

光波は、特定のタイプの電磁波です。それらの行動は、マックスウェルの方程式によって支配されています 、電界と磁場の関係を説明する4つの方程式のセット。これらの方程式を組み合わせて、電磁波専用の波方程式を導出できます。

∇²e-(1/c²)∂²e/∂t²=0

* e 電界を表します。

* c 光の速度です。

* ∇² Laplacianオペレーターであり、空間座標に関して2番目の微分を表します。

この方程式は、電界(および同様に磁場)が光の速度とともに波として伝播することを示しています。

3。光子:

光は、光子と呼ばれる粒子の流れとしても説明できます。光子にはエネルギーと勢いがあり、その行動は量子力学によって説明されています。

e =hν

* e 光子のエネルギーです。

* h プランクの定数です。

* ν 光波の周波数です。

4。その他の関連する方程式:

特定の状況に応じて、他の方程式は、次のような光波を説明するために関連する場合があります。

* ドップラー効果: ソースとオブザーバーの相対的な動きによる光の頻度の変化を説明します。

* フレネル方程式: 異なる材料間の界面での光の反射と伝達を説明してください。

* Huygens-Fresnelの原理: 光波がどのように伝播して回折するかを説明します。

要約:

光波の単一の単純な式はありません。代わりに、それらは、古典的な波の理論、電磁気、量子力学など、さまざまな分野の概念と方程式の組み合わせによって説明されます。使用される特定の方程式は、研究されている特定の現象に依存します。

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