Frekvence a vlnová délka jsou dvě základní vlastnosti vln. Frekvence (v Hz) udává, kolikrát za sekundu se vlna opakuje. Vlnová délka je fyzická vzdálenost mezi po sobě jdoucími vrcholy. Jsou nepřímo úměrné prostřednictvím rychlosti vlny v daném prostředí.
Vzorec
Vlnová délka = Rychlost / Frekvence
λ = v / f
Nebo:
Frekvence = Rychlost / Vlnová délka
f = v / λ
Pro elektromagnetické vlny (světlo) ve vakuu: v = 3 × 10⁸ m/s.
Příklad: Světlo
Viditelné zelené světlo má vlnovou délku přibližně 500 nm. Jaká je jeho frekvence?
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
Lidské oko vnímá frekvence od 4×10¹⁴ Hz (červená) do 8×10¹⁴ Hz (fialová).
Rychlost závisí na prostředí
| Medium | Speed | Relative to c |
|---|---|---|
| Vacuum | 3.0 × 10⁸ m/s | 1.0 |
| Air | 3.0 × 10⁸ m/s | ≈1.0 |
| Water | 2.25 × 10⁸ m/s | 0.75 |
| Glass | 2.0 × 10⁸ m/s | 0.67 |
Příklad: Zvuk
Zvuková vlna o frekvenci 440 Hz (tón A) se šíří vzduchem rychlostí 343 m/s:
λ = 343 / 440 = 0,78 m = 78 cm
Ve vodě (1 480 m/s):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 m
Aplikace
- Rádiové vysílání: různé frekvence vyžadují různé velikosti antén
- Optika: design čoček závisí na vlnové délce
- Akustika: rozměry místnosti ovlivňují rezonující frekvence
- Astronomie: rudý posuv odhaluje rychlosti vzdálených objektů
Tipy
Frekvence se nemění, když vlna vstoupí do jiného prostředí — ale vlnová délka ano. Čím vyšší je frekvence, tím kratší je vlnová délka (nepřímá úměra).