Η συχνότητα και το μήκος κύματος είναι δύο θεμελιώδεις ιδιότητες των κυμάτων. Η συχνότητα (σε Hz) είναι πόσες φορές ανά δευτερόλεπτο επαναλαμβάνεται το κύμα. Το μήκος κύματος είναι η φυσική απόσταση μεταξύ διαδοχικών κορυφών. Συνδέονται αντιστρόφως μέσω της ταχύτητας του κύματος στο μέσο.
Ο τύπος
Μήκος κύματος = Ταχύτητα / Συχνότητα
λ = v / f
Ή:
Συχνότητα = Ταχύτητα / Μήκος κύματος
f = v / λ
Για ηλεκτρομαγνητικά κύματα (φως) στο κενό: v = 3 × 10⁸ m/s.
Παράδειγμα: Φως
Το ορατό πράσινο φως έχει μήκος κύματος ~500 nm. Ποια είναι η συχνότητά του;
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
Το ανθρώπινο μάτι αντιδρά σε συχνότητες 4×10¹⁴ Hz (κόκκινο) έως 8×10¹⁴ Hz (ιώδες).
Η ταχύτητα εξαρτάται από το μέσο
| 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 |
Παράδειγμα: Ήχος
Ηχητικό κύμα 440 Hz (νότα Λα) στον αέρα (343 m/s):
λ = 343 / 440 = 0,78 m = 78 cm
Σε νερό (1 480 m/s):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 m
Εφαρμογές
- Ραδιοεκπομπή: διαφορετικές συχνότητες απαιτούν διαφορετικά μεγέθη κεραίας
- Οπτική: ο σχεδιασμός φακών εξαρτάται από το μήκος κύματος
- Ακουστική: οι διαστάσεις δωματίου επηρεάζουν τις συντονιστικές συχνότητες
- Αστρονομία: η ερυθρή μετατόπιση αποκαλύπτει ταχύτητες απομακρυσμένων αντικειμένων
Συμβουλές
Η συχνότητα δεν αλλάζει όταν ένα κύμα εισέρχεται σε διαφορετικό μέσο — αλλά το μήκος κύματος αλλάζει. Όσο υψηλότερη η συχνότητα, τόσο μικρότερο το μήκος κύματος.