A frekvencia és a hullámhossz a hullámok két alapvető tulajdonsága. A frekvencia (Hz-ben mérve) azt adja meg, hogy egy hullám másodpercenként hányszor ismétlődik. A hullámhossz az egymást követő csúcsok közötti fizikai távolság. A kettő a hullám terjedési sebességén keresztül fordítottan arányos egymással.
A képlet
Hullámhossz = Sebesség / Frekvencia
λ = v / f
Vagy:
Frekvencia = Sebesség / Hullámhossz
f = v / λ
Elektromágneses hullámok (fény) esetén vákuumban: v = 3 × 10⁸ m/s.
Példa: Fény
A zöld fény hullámhossza kb. 500 nm. Mekkora a frekvenciája?
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
Az emberi szem 4×10¹⁴ Hz (vörös) és 8×10¹⁴ Hz (ibolya) közötti frekvenciákra érzékeny.
A sebesség közeg szerint változik
| 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 |
Példa: Hang
Egy 440 Hz-es hanghullám (zenei A hang) levegőben 343 m/s sebességgel terjed:
λ = 343 / 440 = 0,78 m = 78 cm
Vízben (1 480 m/s):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 m
Alkalmazások
- Rádióadás: különböző frekvenciák különböző antennaméreteket igényelnek
- Optika: a lencsetervezés hullámhossz-függő
- Akusztika: a helyiség méretei befolyásolják a rezonáló frekvenciákat
- Csillagászat: a vöröseltolódás a távoli objektumok sebességét árulja el
Tippek
Ne feledjük: a frekvencia nem változik, amikor egy hullám más közegbe lép — de a hullámhossz igen. Minél magasabb a frekvencia, annál rövidebb a hullámhossz (fordított arány).