红光与紫光的物理特性比较
在可见光谱中，红光与紫光分别位于光谱的两端，其物理特性存在显著差异。首先，从波长来看，红光的波长较长，大约在620-750纳米之间；而紫光的波长较短，大约在380-450纳米之间。根据波动光学的基本公式“波速 = 波长 × 频率”，在真空中所有光速相同，因此波长与频率成反比。这意味着红光的频率较低，而紫光的频率较高。具体而言，红光频率约为4.3×10^14 Hz，紫光频率则高达约7.5×10^14 Hz。
介质中的折射率与波速关系
当光从真空进入透明介质（如玻璃或水）时，其传播速度会降低，并发生折射。介质的折射率定义为真空中光速与介质中光速之比。由于不同频率的光与介质原子的相互作用强度不同，折射率会随波长变化，这种现象称为色散。对于大多数光学材料，折射率随波长减小而增大，即紫光的折射率大于红光。例如，在典型玻璃中，红光折射率约为1.51，紫光则可达1.54。根据折射率公式，折射率越大，介质中的光速越小。因此，在相同介质中，紫光的传播速度小于红光。
综合比较与应用
综上所述，红光与紫光的关键参数可归纳为：红光具有长波长、低频率、低折射率和高介质内波速；紫光则具有短波长、高频率、高折射率和低介质内波速。这一差异直接导致了三棱镜分光现象：当白光通过棱镜时，紫光因折射率大而偏折角度更大，红光偏折较小，从而形成光谱。理解这些特性不仅有助于解释彩虹等自然现象，更是光纤通信、透镜设计等光学技术的基础，其中对不同波长光的控制至关重要。