Частота та довжина хвилі — два фундаментальні властивості хвиль. Частота (в Гц) показує, скільки разів на секунду хвиля повторюється. Довжина хвилі — це фізична відстань між послідовними гребенями. Вони обернено пов'язані через швидкість хвилі в середовищі.
Формула
Довжина хвилі = Швидкість / Частота
λ = v / f
Або:
Частота = Швидкість / Довжина хвилі
f = v / λ
Для електромагнітних хвиль (світло) у вакуумі: v = 3 × 10⁸ м/с.
Приклад: Світло
Видиме зелене світло має довжину хвилі ~500 нм. Яка його частота?
500 нм = 5 × 10⁻⁷ м
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Гц
Людське oko сприймає частоти від 4×10¹⁴ Гц (червоний) до 8×10¹⁴ Гц (фіолетовий).
Швидкість залежить від середовища
| 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 |
Приклад: Звук
Звукова хвиля 440 Гц (музична нота Ля) у повітрі (343 м/с):
λ = 343 / 440 = 0,78 м = 78 см
У воді (1 480 м/с):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 м
Застосування
- Радіомовлення: різні частоти потребують різних розмірів антен
- Оптика: проектування лінз залежить від довжини хвилі
- Акустика: розміри приміщення впливають на резонансні частоти
- Астрономія: червоне зміщення виявляє швидкості далеких об'єктів
Поради
Пам'ятайте: частота не змінюється, коли хвиля входить у інше середовище — але довжина хвилі змінюється. Чим вища частота, тим коротша довжина хвилі (обернена залежність).