這個計算器能做什麼
這個工具用來求解最基本的波動方程式 \(\lambda = v / f\),將波長(\(\lambda\))、傳播速度(\(v\))與頻率(\(f\))三者連結起來,適用於任何週期性波動。只要選好你想求的物理量,輸入其餘兩項,計算器就會自動完成單位換算與有效位數四捨五入。無論是聲波、電磁波(光、無線電)、水波,或其他符合此關係的波動,都能套用。
使用方法
先在下拉選單中選擇要「求解的對象」,接著輸入兩個已知值並選定各自的單位。舉例來說,若要算波長,就將模式維持在 波長,再分別輸入波速與頻率。系統會在內部把每個輸入值換算成 SI 單位(公尺、公尺/秒、赫茲),代入方程式運算後,再把結果轉回你指定的輸出單位。想控制顯示精度,可使用「有效位數」選單,或保持「auto」以呈現完整精度。
公式說明
波每經過一個振盪週期,就前進一個波長的距離。由於頻率代表每秒的週期數,因此波長乘以頻率即為波速:
$$\text{Velocity } v = \text{Wavelength } \lambda \times \text{Frequency } f$$將等式兩邊相除即得
$$\text{Wavelength } \lambda = \frac{\text{Velocity } v}{\text{Frequency } f}$$若要求頻率,則為
$$\text{Frequency } f = \frac{\text{Velocity } v}{\text{Wavelength } \lambda}$$這三種寫法描述的其實是同一個物理關係。
範例演算
某廣播電台以 100 MHz 發射。無線電波以光速傳播,\(v = 299{,}792{,}458\) 公尺/秒。其波長為
$$\lambda = \frac{299{,}792{,}458}{100{,}000{,}000} = 2.998 \text{ 公尺}$$(取 3 位有效數字)。若將輸出單位切換為公分,同一個答案會顯示為 299.79 公分。
常見問題
為什麼會出現「頻率不能為零」的錯誤?求波長時要除以頻率,求頻率時要除以波長。由於除以零在數學上沒有定義,因此計算器會直接阻擋這種情況。
計算光波時該用什麼速度?在真空中,光速為 299,792,458 公尺/秒。在介質中,光速會因折射率而變慢,請依實際情況調整。
聲波也能用嗎?可以。乾燥空氣在 20°C 時的音速約為 343 公尺/秒;輸入這個速度,再搭配頻率或波長,即可求出第三個值。