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❒ 波長的單位
「波(Wave)」基本上是能量沿著某一個方向前進所造成的現象，例如：當我們將一塊石頭丟入水中，由於石頭將本身的動能轉換成另外一種型式的能量，因此這個能量會使水面以「水波」的型式向四面八方擴散；當我們以手抖動一條繩子，由於手抖動將動能轉換成另外一種型式的能量，因此這個能量會使繩子以「繩波」的型式沿著繩子的方向傳播；同理，電磁波本身也是一種能量，因此也會以「波」的型式沿著某一個方向前進。知識力www.ansforce.com。

「波長(Wavelength)」是使用在波動力學的名詞，其單位與長度的單位相同，通常使用「微米(μm)」或「奈米(nm)」，微米與奈米之間的關係如＜圖一＞所示，圖中的每一個刻度相差10倍，毫米(mm)、微米(μm)與奈米(nm)各自相差三個刻度，因此相差1000倍。一般人類頭髮的直徑(頭髮的粗細)大約100μm，換句話說，1μm相當於人類頭髮直徑(頭髮粗細)的百分之一而已。

圖一　微米與奈米之間的關係。

❒ 電磁波的波長與頻率
「電磁波(Electromagnetic wave)」是由「電場(Electric field)」與「磁場(Magnetic field)」交互作用而產生的一種「能量(Energy)」，這種能量在前進的時候就像水波一樣會依照一定的頻率不停地振動。

➤波長(Wavelength)：波長是指電磁波(光波)的波峰到波峰的距離，如＜圖二＞所示，電磁波的波長很小，通常以「微米(μm)」或「奈米(nm)」為單位，例如：紅光的波長約為0.78μm(等於780nm)，紫光的波長約為0.38μm(等於380nm)。
➤頻率(Frequency)：頻率是指電磁波(光波)一秒鐘振動的次數，單位為「赫茲(Hz)」，如＜圖二＞所示。
➤光速(Velocity of light)：電磁波(光波)前進的速度稱為「光速」，其值固定為3×10⁸公尺／秒，因此不論波長與頻率是多少，光速都是固定的，換句話說，1秒鐘內不同波長與頻率的電磁波前進的距離一定相同，因為電磁波前進的速度(光速)是固定的。

➤振幅(Amplitude)：振幅是指電磁波(光波)振動幅度的大小，代表電磁波的強度，如＜圖二＞所示。電磁波的振幅大小與波長或頻率無關。知識力www.ansforce.com。

圖二　電磁波的波長與頻率的關係。

假設有兩種不同波長與頻率的電磁波(光波)1秒鐘內前進了相同的距離，如＜圖二＞所示：

➤當電磁波的波長較長：則1秒鐘振動2次，其頻率較低(為2Hz)，如＜圖二(a)＞所示；

➤當電磁波的波長較短：則1秒鐘振動4次，其頻率較高(為4Hz)，如＜圖二(b)＞所示。

由此可見，電磁波的波長愈長，1秒鐘內振動的次數愈少，頻率愈低；電磁波的波長愈短，1秒鐘內振動的次數愈多，頻率愈高。電磁波(光波)的波長與頻率的換算公式如下：

其中光速固定為c=3×10⁸公尺／秒，將光波的波長代入即可求出頻率，由公式可以看出，波長愈長(分母λ愈大)，則頻率愈低(其值ν愈小)；波長愈短(分母λ愈小)，則頻率愈高(其值ν愈大)，顯然「光波的波長與頻率成反比」。知識力www.ansforce.com。

【範例】
第二代行動電話歐洲GSM1800系統所使用的通訊電磁波，其中心頻率大約1800MHz，請換算其電磁波的波長多少？天線應該設計多長？
〔解〕
由公式

 
故頻率1800MHz的電磁波，其波長大約16cm(公分)，比紅光的波長(0.78μm)還要長很多，所以通訊電磁波的波長是很長的。天線的長度為電磁波波長的1/2或1/4時收訊情形最好，因此天線的長度大約8cm或4cm最為恰當。

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