【题目编号】MC1-0770
【题目】电磁波在真空中传播时,其各个周期的传播距离都是相等的。该距离叫做:
【答案】A
[A]波长
[B]波形
[C]波速
[D]波束
考点速览
考波长的定义,属于电磁波基本量。答案是「波长」。这题直接对应一个物理定义:真空中电磁波一个完整周期传播的距离都相等,这个相等的距离就叫波长。理解了它,后面频率与波长的换算、天线尺寸的估算才有基础。
原理与依据
电磁波在空间传播时,电场以及磁场随时间做周期性变化。沿传播方向看,每隔一段固定距离,场就重复一次相同的状态,比如相邻两个波峰之间、或者相邻两个「相位相同」的点之间的距离,就是波长,常用希腊字母λ表示。
波长的本质是「一个周期内波前进的距离」。因为波速 v 等于波长λ除以周期 T,也等于频率 f 乘以波长λ。在真空中,波速取光速 c,于是有λ等于 c 除以 f。这个式子把「空间上的重复间隔」和「时间上的重复频率」联系了起来:频率越高,一个周期越短,波在这段时间里前进的距离也就越短,波长就越短。
以业余频段为例,一百四十五兆赫的波,波长约二点零七米,属于两米波段;七兆赫的波,波长约四十二点九米,属于四十米波段。频率差二十倍出头,波长也差二十倍出头,两者严格成反比。这个反比关系是火腿估算天线尺寸的基本功。
波长不仅在真空中定义,在介质里同样成立,只是把光速换成介质中的波速。同轴电缆里电磁波的相速度只有真空的零点六六倍左右,所以同一频率的波在电缆里的波长只有真空里的零点六六倍,这也是传输线里常用速率因数、电长度来描述的原因。架设半波振子时,振子长度取自由空间半波长的零点九五倍左右,这个零点九五就是考虑了导体相速度与末端效应后的缩短系数,可见波长的概念一路延伸到天线与馈线的实务。
逐项辨析
选项 A 正确,波长指的就是电磁场每个周期传播的距离,也就是相邻同相位点之间的距离。
选项 B 波形,错了。波形描述的是物理量随时间或空间变化的「形状」,例如正弦波、方波、三角波、锯齿波。它是一种图形特征,不是长度量,没有「几米」这种单位。
选项 C 波速,错了。波速是波在单位时间里前进的距离,单位是米每秒,衡量的是「快慢」;波长是波在一个周期里前进的距离,单位是米,衡量的是「长短」。二者通过周期或频率联系起来,但不是一回事。
选项 D 波束,错了。波束是天线辐射能量在空间上的集中程度和指向性概念,比如波束宽度、主瓣,描述天线把功率主要朝哪个方向打出去,和波长的定义完全无关。
易混淆点
三个近音词最容易串:波长、波速、波形。区分判据看单位与含义:波长是「米」,表示空间重复间隔;波速是「米每秒」,表示快慢;波形是「形状」,表示正弦还是方波。再记住波束属于天线方向性范畴,不混入波的基本量。天线题里还常见「振子长度约为半波长」的说法,这里的波长正是本题定义的那个量,可见它直接进入天线架设实务,不是孤立的定义题。
应试要点
一句话:波长是相邻同相位点之间的距离,等于波速除以频率,真空中等于光速除以频率。见到「波形、波速、波束」三兄弟,都是干扰项。