
【化】 monochromatic wave
【计】 black and white; monochrome
wave
【化】 wave
【医】 deflection; flumen; flumina; kymo-; wave
单色波(Monochromatic Wave)是物理学中描述电磁波或机械波传播特性的基础概念,指在理想状态下具有单一频率、单一波长且能量分布均匀的波动形式。该术语由希腊语"mono"(单一)和"chroma"(颜色)构成,源于牛顿的光谱实验观察。
从波动方程分析,单色波的数学表达式为: $$ psi(x,t) = A cos(kx - omega t + phi) $$ 其中$A$为振幅,$k=2pi/lambda$为波数,$omega=2pi f$为角频率,$phi$为初相位。这种简谐波在时域和空域上均呈现完美周期性,其频谱在傅里叶分析中表现为狄拉克δ函数。
实际物理系统中不存在绝对单色波,根据海森堡不确定原理,有限波列必然存在频谱展宽。激光器产生的准单色光可达$10^{-6}$nm量级的谱宽,是目前最接近理论单色波的人造光源。该现象在量子力学与经典电动力学研究中具有重要理论价值,杨振宁在《基本粒子发现简史》中特别强调单色波假设对量子理论发展的奠基作用。
在工程应用领域,单色波模型是光纤通信、雷达探测、光谱分析等技术的理论基础。IEEE Transactions on Antennas and Propagation 多篇论文指出,天线设计中的方向图计算均以单色波假设为前提。
单色波是物理学和光学中的基础概念,指由单一波长(或频率)的电磁波构成的光波。以下是其详细解释:
基本定义
单色波又称单色光或单波长波,其电磁波能量集中在极窄的波长范围内,具有单一频率特性。理想状态下,它表现为无限延伸的简谐波,例如数学表达式为 $E(x,t) = E_0 cos(kx - omega t)$ 的平面波,其中 $k$ 为波矢,$omega$ 为角频率。
理论特性
实际应用与限制
相关术语扩展
其他语言中,单色波对应英语“monochromatic wave”、法语“onde monochromatique”、德语“monochromatische Welle”。
总结来看,单色波是理论简化模型,虽在现实中无法完全实现,但为光学研究和工程应用提供了重要基础框架。
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