
波数(wavenumber)是物理学和化学中描述波(特别是电磁波)空间频率的一个重要物理量,在汉英词典中的核心释义及详细解释如下:
汉英对照释义
波数 (bō shù):指单位长度内波长的数目,或波传播方向上每单位距离内波周期的个数。其国际单位为每米(m⁻¹)。
英文对应:Wavenumber(符号常为 ( k ) 或 ( tilde{ u} )),定义为波长(λ)的倒数,即:
$$ k = frac{1}{lambda} $$ 在光谱学中常用厘米⁻¹(cm⁻¹)为单位,称为卡塞(Kayser)。
物理意义
波数表征波在空间中的振荡频率,与角波数(( k = frac{2pi}{lambda} ))关联,后者描述相位随空间距离的变化率(单位:弧度/米)。
光谱学
红外光谱、拉曼光谱等常用波数(cm⁻¹)表示光子能量,直接反映分子振动/转动能级跃迁。公式:
$$ tilde{ u} = frac{1}{lambda} = frac{E}{hc} $$ 其中 ( E ) 为能量,( h ) 为普朗克常数,( c ) 为光速。
波动力学
在波动方程中,波数 ( k ) 与角频率 ( omega ) 通过相速度 ( v_p ) 关联:
$$ v_p = frac{omega}{k} $$ 用于分析声波、量子物质波等传播特性。
量子力学
德布罗意物质波的波数 ( k = frac{p}{hbar} )(( p ) 为动量,( hbar ) 为约化普朗克常数),是薛定谔方程的核心参数。
《物理学名词》(全国科学技术名词审定委员会)
定义波数为“波长λ的倒数”,标准英文术语为“wavenumber”。来源:全国科学技术名词审定委员会官网
《费曼物理学讲义》(Feynman Lectures on Physics)
第Ⅰ卷详细推导波数与波动方程的关系(Chapter 29-34)。来源:Addison-Wesley出版社,ISBN 978-0201500646。
IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)光谱学术语
明确波数((tilde{ u}))为光谱分析标准量,定义见《Compendium of Chemical Terminology》2.3.1节。来源:IUPAC Gold Book
前者描述空间周期性(单位:m⁻¹),后者描述时间周期性(单位:Hz)。
符号 ( k ),定义 ( k = 2pi / lambda )(单位:rad/m),常见于波动方程。
波数是描述波动空间特性的重要物理量,其定义和意义在不同学科中略有差异,主要可概括为以下内容:
波长的倒数
在光谱学等领域,波数常定义为波长的倒数,即 $sigma = 1/lambda$,单位为 $text{cm}^{-1}$ 或 $text{m}^{-1}$,表示单位长度内波的数目。
相位随空间的变化率
理论物理中通常定义为 $k = 2pi/lambda$,反映每单位长度内波的相位变化(单位为 $text{rad/m}$),相当于“空间角频率”。
领域 | 公式 | 应用场景 | 单位 |
---|---|---|---|
光谱学 | $sigma = 1/lambda$ | 分子振动、光谱分析 | $text{cm}^{-1}$ |
理论物理 | $k = 2pi/lambda$ | 波动方程、量子力学 | $text{rad/m}$ |
工程与声学 | $k = omega/c$ | 声波、电磁波传播分析 | $text{rad/m}$ |
如需进一步了解波数的数学推导或实际案例,可参考(知网)或(波矢分析)。
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