波長と波数

波長と波数は、物理学をはじめとする様々な分野で議論されている非常に重要な概念である。波長とは、同じ位相にある連続した2点間の距離のことです。波数とは、ある距離で波が伝播する波長の数である。これらの概念は、電磁気学、分析化学、物理化学、ゆらぎや振動の分野で非常に重要である。今回は、波長と波数とは何か、その定義、最後に波長と波数の違いについて説明します。

波長

波長とは、波動で説明する概念である。波の波長とは、波の形が繰り返し始める長さのことです。これも揺らぎ方程式で定義することができる。時間を含む揺らぎ方程式ψ(x, t)において、ある時刻の2つのx値でψ(x, t)が等しく、その間に同じψ値の点がない場合、x値の差は波の波長と呼ばれます。

また、波長の定義を位相で表すと、同じ位相の連続する2つの波点間の距離が波長となります。

波の波長、周波数、速度の関係は、fを波の周波数、λを波長とすると、v = fλで表される。ある波に対して、波の速さは一定なので、波長は周波数に反比例します。

波数

波数もまた、波の非常に重要な性質である。波数とは、ある距離内にある波長の数で定義されます。波数の測定方法は、大きく分けて2つあります。1つ目は、2πmあたりの波長数です。量子力学だけでなく、波動の物理・数学モデルにも広く用いられている。この波数は "k "で表記され、角波数とも呼ばれる。

もう一つの形式は、1cmあたりの波長数である。この定義は、化学の分野で広く使われている。この波数は通常 "ν"（ギリシャ文字Nu）で表され、スペクトル波数と呼ばれる。

波数の単位は、使用する定義によって異なります。最初の定義を使用する場合、測定は1メートルあたりのラジアン単位で行われる。2番目の定義を使用する場合、波数は1センチメートルあたりの単位で測定されます。

• 波長には1つの定義しかないが、波数には角波数とスペクトル波数の2つの定義がある。

• 波長は距離単位で、波数は逆距離単位または距離単位あたりのラジアン単位で測定されます。

• 波長と波数は同じ存在を表現する2つの形式であり、どちらかの形式を代わりに使う方が便利な場合もある。