频率是指在给定单位时间内,重复事件发生的次数。根据我们已知的物理量,有多种频率方程可以用来计算频率。我们可以利用波的频率公式来求出频率、波速、时间周期 (T) 和波长 (λ)。1 赫兹指的是每秒一个周期。
通常,为了求出波的频率,我们会使用频率公式。频率的定义是每单位时间内完成的周期数。它也告诉我们每单位时间内通过固定点的波峰数量。它也被称为时间频率,以强调其与空间频率和角频率的区别。频率是时间的倒数。频率的单位是赫兹。通过频率公式,我们可以求出波的频率。
频率公式
频率公式如下所示:
- 频率、波长和波速之间的关系
频率、波长和波速之间的关系如下:
> f = v/λ
其中,
v 是波速,以 m/s 为单位测量
λ 是波长,以 m 为单位测量
- 频率和时间周期之间的关系
频率和时间周期之间的关系如下:
> f = 1/T
其中,
f 是频率,以 1/s(即赫兹)为单位测量
T 是时间周期,以 s 为单位测量
由于频率与时间周期成反比。因此,随着时间周期的增加,频率将会降低。
- 频率和角频率之间的关系
频率和角频率之间的关系如下:
> f = ω/2π
其中 ω 是角频率
由于频率与时间周期成正比(注:此处原文为对比描述,实际指频率随周期变化的特性)。因此,随着时间周期的增加,频率也会增加。
样本问题
问题 1:求出一个波在一个周期内耗时 2秒 时的频率。
解:
> 已知:
>
>
>
> 时间 = 2s
>
>
>
> 使用下面的公式,
>
>
>
> f = 1 / T
>
>
>
> f = 1 / 2
>
>
>
> f = 0.5
>
>
>
> 频率为 0.5Hz。
问题 2:当光的波长为 500nm 时,求光波的频率。
解:
> 已知:
>
>
>
> 波长 = 500nm = 500 × 10-9 m
>
>
>
> = 5 × 10-7 m
>
>
>
> 我们知道光速 = 3 × 108 m/s
>
>
>
> 使用下面的公式,
>
>
>
> f = v / λ
>
>
>
> f = 3 × 108 / 5 × 10-7
>
>
>
> f = 6 × 1014 sec-1
>
>
>
> 频率为 6 × 1014Hz。
问题 3:确定一个单摆完成一个周期耗时 8秒 时的频率。
解:
> 已知:
>
>
>
> 时间 = 4s
>
>
>
> 使用下面的公式,
>
>
>
> f = 1 / T
>
>
>
> f = 1 / 8
>
>
>
> f = 0.125
>
>
>
> 频率为 0.125 Hz。
问题 4:如果频率为 10hertz,求波的角速度。
解:
> 频率 = 10hertz
>
>
>
> 使用下面的公式
>
>
>
> f = ω/2π
>
>
>
> ω = 2πf
>
>
>
> = 20π
>
>
>
> 角速度为 20π
问题 5:如果单摆的频率为 20hertz,确定单摆完成一个周期所需的时间。
解:
> 频率 = 20hertz
>
>
>
> 使用下面的公式
>
>
>
> f = 1 / T,
>
>
>
> T = 1 / f,
>
>
>
> T = 1 / 20 ,
>
>
>
> T = 0.05,
>
>
>
> 时间周期为 0.05