波的波速、波长和频率
波的基本公式：v = λ * f
这个公式将波的三个基本性质关联起来：波速v、频率f、波长λ。这个公式其实更像是由上述三个属性的定义而推导出来的。譬如，波速v可以被定义为：单位时间内波峰前进的距离。将这个定义换一种说法即：一个周期时间内波峰前进的距离是一个波长。这里的周期时间，实际上就是频率f的倒数。
将波速的上述定义用公式表示出来就是：T * v = λ
简单转换可以得到：v = λ / T = λ * f
物理学意义上的电磁波，是指由变化的电场和磁场相互感生而产生的波，仍然是满足上述基本公式的。电磁波的波速是一个非常有名的物理学常数：光速。当然，这其实是因为可见光也是一种电磁波。光速依赖于电磁波的传输介质。通常情况下，真空和空气光速可以估计为3E+8 米/秒；光纤中的光速要慢一些，近似为2E+8米/秒。
在电磁波通信应用中，波长这个概念更容易应用一些。通常的移动通信信号，波长在分米量级。具体来说，900MHz信号的波长为0.333米，1.8GHz信号的波长为0.167米，2.6GHz信号的波长为0.115米。
如果将具体物体的大小，与电磁波的波长做比较，可以得到如下几个有趣的结论。
远大于波长：如果一个物体的大小在这个尺度上，则这个物体相当于在电磁波前进方向上的一个巨大阻挡物，会对电磁波产生反射、折射、吸收等效果。这里物体的“巨大程度”是相对于波长的倍数而言的。例如：大楼、大树的树冠，尺度在几米到几百米，都会对移动通信信号形成阻挡和损耗。
远小于波长：如果一个物体的大小在这个尺度上，那么这个物体对电磁波难以产生阻挡效果，电磁波会绕过这个物体而继续传播，这个现象即波的绕射或衍射。例如：雨滴的大小通常在毫米级别，对于通常的移动通信信号没有什么影响，但是对于毫米波（波长在毫米量级）则会产生明显的阻挡。
与波长相近：这个尺度通常是用于天线的设计，例如半波振子的长度为波长的一半，阵列天线的阵元间距也通常是波长的一半。大波长的信号必须使用大尺寸的天线，没办法使用小尺寸天线进行发送和接收。而小波长信号可以使用单个小天线，还可以将小天线组合成为超大尺寸的阵列天线，由于这个原因，长波通信不得不使用超级巨大的天线，而移动通信的天线大小通常和手机的尺寸相近。
匿名回答于2024-06-10 23:49:08
