Frecvența și lungimea de undă sunt două proprietăți fundamentale ale undelor. Frecvența (măsurată în Hz) este de câte ori pe secundă se repetă o undă. Lungimea de undă este distanța fizică dintre vârfuri consecutive. Sunt invers proporționale prin viteza undei în mediu.
Formula
Lungime de undă = Viteză / Frecvență
λ = v / f
Sau:
Frecvență = Viteză / Lungime de undă
f = v / λ
Pentru unde electromagnetice (lumină) în vid: v = 3 × 10⁸ m/s.
Exemplu: Lumina
Lumina verde vizibilă are lungimea de undă ~500 nm. Care este frecvența sa?
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
Ochiul uman răspunde la frecvențe de 4×10¹⁴ Hz (roșu) până la 8×10¹⁴ Hz (violet).
Viteza variază în funcție de mediu
| 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 |
Exemplu: Sunet
O undă sonoră de 440 Hz (nota La muzicală) se propagă în aer la 343 m/s:
λ = 343 / 440 = 0,78 m = 78 cm
În apă (1 480 m/s):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 m
Aplicații
- Transmisie radio: frecvențe diferite necesită dimensiuni diferite de antenă
- Optică: designul lentilelor depinde de lungimea de undă
- Acustică: dimensiunile camerei afectează frecvențele de rezonanță
- Astronomie: deplasarea spre roșu dezvăluie vitezele obiectelor îndepărtate
Sfaturi
Rețineți că frecvența nu se schimbă când o undă intră într-un mediu diferit — dar lungimea de undă da. Cu cât frecvența este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai scurtă (relație inversă).