
【化】 monochromatic wave
【計】 black and white; monochrome
wave
【化】 wave
【醫】 deflection; flumen; flumina; kymo-; wave
單色波(Monochromatic Wave)是物理學中描述電磁波或機械波傳播特性的基礎概念,指在理想狀态下具有單一頻率、單一波長且能量分布均勻的波動形式。該術語由希臘語"mono"(單一)和"chroma"(顔色)構成,源于牛頓的光譜實驗觀察。
從波動方程分析,單色波的數學表達式為: $$ psi(x,t) = A cos(kx - omega t + phi) $$ 其中$A$為振幅,$k=2pi/lambda$為波數,$omega=2pi f$為角頻率,$phi$為初相位。這種簡諧波在時域和空域上均呈現完美周期性,其頻譜在傅裡葉分析中表現為狄拉克δ函數。
實際物理系統中不存在絕對單色波,根據海森堡不确定原理,有限波列必然存在頻譜展寬。激光器産生的準單色光可達$10^{-6}$nm量級的譜寬,是目前最接近理論單色波的人造光源。該現象在量子力學與經典電動力學研究中具有重要理論價值,楊振甯在《基本粒子發現簡史》中特别強調單色波假設對量子理論發展的奠基作用。
在工程應用領域,單色波模型是光纖通信、雷達探測、光譜分析等技術的理論基礎。IEEE Transactions on Antennas and Propagation 多篇論文指出,天線設計中的方向圖計算均以單色波假設為前提。
單色波是物理學和光學中的基礎概念,指由單一波長(或頻率)的電磁波構成的光波。以下是其詳細解釋:
基本定義
單色波又稱單色光或單波長波,其電磁波能量集中在極窄的波長範圍内,具有單一頻率特性。理想狀态下,它表現為無限延伸的簡諧波,例如數學表達式為 $E(x,t) = E_0 cos(kx - omega t)$ 的平面波,其中 $k$ 為波矢,$omega$ 為角頻率。
理論特性
實際應用與限制
相關術語擴展
其他語言中,單色波對應英語“monochromatic wave”、法語“onde monochromatique”、德語“monochromatische Welle”。
總結來看,單色波是理論簡化模型,雖在現實中無法完全實現,但為光學研究和工程應用提供了重要基礎框架。
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