Relación entre la longitud de onda y la frecuencia

Longitud de onda y frecuencia - Relación 

Las ondas se pueden describir utilizando una serie de características diferentes de una onda. La longitud de onda y la frecuencia son dos de estas características. los relación entre la longitud de onda y la frecuencia es que La frecuencia de una onda multiplicada por su longitud de onda da la velocidad de la onda., como veremos a continuación.

¿Qué es la longitud de onda?

Hemos discutido qué significa la longitud de onda cuando discutíamos la diferencia entre la longitud de onda y el período. Recordar; Cada punto en una onda está oscilando. Es decir, cada punto en una ola muestra algún tipo de cambio regular y repetitivo en algún valor. Por ejemplo, si creas una onda moviendo una cuerda hacia arriba y hacia abajo, entonces las moléculas que forman la cuerda se mueven repetidamente hacia arriba y hacia abajo. Si toma una onda electromagnética, el valor de los campos eléctricos y magnéticos debidos a la onda en un punto siempre está cambiando. Si la onda en cuestión no es solo un pulso corto, entonces, en un momento dado, puede haber varios puntos en una onda que se encuentran en la misma etapa de oscilación. Por ejemplo, dos puntos en la onda que alcanzan su valor máximo en oscilación simultáneamente están oscilando al unísono. Tales puntos, que están siempre en la misma etapa de oscilación, se dice que son en fase juntos. La longitud de onda es la distancia entre los dos puntos más cercanos que están en fase entre sí a lo largo de una onda. Por lo tanto, dos picos adyacentes o dos canales adyacentes en una onda están separados por una distancia de una longitud de onda. A menudo, usamos la letra griega lambda () para representar la longitud de onda de una onda:

Longitud de onda de una onda creada al mover una cuerda hacia arriba y hacia abajo

Tenga en cuenta que me he referido a la longitud de onda como más corto distancia: esto es un mero tecnicismo porque hay infinitos caminos que uno podría tomar para moverse de un punto a otro. Algunas definiciones de longitud de onda pueden no mencionar específicamente la más corto ruta pero, en este caso, la distancia más corta está implícita en la definición.

Que es la frecuencia

Frecuencia) es el número de oscilaciones completas que sufre una onda por unidad de tiempo. Se mide en unidades de hertz (Hz). Para las ondas de sonido, la frecuencia está relacionada con el tono del sonido. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el tono. Por ejemplo, la nota de "C media" es una onda de sonido con una frecuencia de 261.63 Hz. Esto significa que para producir esta nota, las moléculas que crean o transmiten la onda de sonido deben oscilar 261.63 veces por segundo. La nota media D, que tiene un tono más alto que la media C, tiene una frecuencia de 293.66 Hz. Los seres humanos pueden escuchar sonidos con frecuencias entre 20 y 20000 Hz. Se llama sonidos con frecuencias inferiores al rango audible. infrasonido y los sonidos con frecuencias por encima del rango de audición humana se llaman ultrasonido.

¿Cuál es la relación entre la longitud de onda y la frecuencia?

Podría crear una onda con una frecuencia más alta en una cuerda moviendo hacia arriba y hacia abajo a una velocidad mayor. Al hacer esto, notará que la longitud de onda de la onda se acorta. Claramente, hay una relación entre la longitud de onda y la frecuencia y ahora trataremos de averiguar exactamente qué es esta relación.

Período () Es otra cantidad que podemos usar para caracterizar una ola.. Período es el tiempo necesario para una oscilación completa.. Dado que la frecuencia mide el número de veces que una onda oscila por unidad de tiempo, se deduce que

Como una onda experimenta una oscilación completa durante un período, todos los puntos de la onda vuelven a los mismos valores después de un período. Esto sucede como resultado de que cada "etapa de oscilación" recorre una distancia de una longitud de onda durante un período para terminar en un punto que estaba en la misma etapa de oscilación un período anterior. En otras palabras, durante un período, una cresta viaja a la posición en que su cresta anterior estaba ocupando un período anterior, y así sucesivamente..

los velocidad de la ola () es la distancia que la onda recorre por unidad de tiempo. Teniendo en cuenta que la onda recorre una distancia de una longitud de onda durante un período,

Lo sabemos . Entonces podemos escribir la ecuación anterior como:

Es decir, la velocidad de una onda es igual a su frecuencia multiplicada por la longitud de onda. Esta es la relación entre la longitud de onda y la frecuencia..

Las ondas electromagnéticas que viajan a través del vacío tienen una velocidad de 3 × 10⁸ Sra^-1. Esta velocidad es una constante fundamental en la física, y se denota por la letra . Entonces, esta ecuación se escribe a veces como  para viajes electromagnéticos a través del vacío.

Esta ecuación es muy útil. Por ejemplo, sabemos que las ondas electromagnéticas pueden disminuir la velocidad cuando viajan del aire al vidrio. los frecuencia La onda está determinada por la perturbación original que causó la onda, por lo que la frecuencia no cambia cuando la onda pasa de un medio a otro. Ya que , esto significa que para mantener la misma frecuencia mientras la velocidad disminuye, la longitud de onda de la onda también debe reducirse.

La velocidad y la longitud de onda de una onda cambian cuando viaja de un medio a otro.

Esto se explica con una animación en el video a continuación:

Imagen de cortesía

"Ola en una cuerda". Por la Fundación CK-12 (Archivo: High School Chemistry.pdf, página 178) [CC BY-SA 3.0], a través de Wikimedia Commons (modificado)