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La longitud de onda

abril 30, 2020
profesor-de-fisica - fisica kelvin
  1. Definición
  2. Unidad, notación
  3. Calcular una longitud de onda del período
  4. Calcular una longitud de onda a partir de una frecuencia
  5. Longitudes de onda de ondas electromagnéticas
  6. Longitudes de onda de ondas sonoras
  7. Influencia de la longitud de onda.

Definición

La longitud de onda es una cantidad física que puede asociarse con cualquier onda periódica.

Corresponde a la distancia sobre la cual la onda se propaga durante un período que coincide con su período. También es la distancia entre dos puntos sucesivos en el espacio donde prevalecen parámetros físicos idénticos (misma sobrepresión, mismo alargamiento, etc.)

Unidad, notación

La letra elegida para notar una longitud de onda es la letra lambda quien nota λ (un hechizo de y hacia atrás).

Como su nombre indica, este tamaño es una longitud y, por lo tanto, su unidad es la misma que la de todas las demás longitudes: el metro (m). En la práctica, a menudo se usa una unidad derivada que se adapta mejor a los órdenes de magnitud manejados. Por ejemplo, en el caso de la luz visible cuyas longitudes de onda son aproximadamente 3,80. 10-7m en 7.80.10-7 m preferimos usar el nanómetro (el intervalo se convierte en 380 nm a 780 nm).

Calcular una longitud de onda del período

La distancia «d» sobre la cual se propaga una ola de velocidad «c» durante un período Δt viene dado por la relación: d = c. Δt. Si la duración considerada corresponde al período de onda ( Δt = T) entonces la distancia recorrida corresponde a la longitud de onda λ lo que lleva a la relación:

λ = c.T donde

  • λ, la longitud de onda, está en metros (m)
  • c, la velocidad de la ola, está en metros por segundo (m / s)
  • T, el período es en segundos.

Nota

En el caso de luz visible u otra onda electromagnética que se propaga en el vacío o en el aire c = 3.00.108 m / s. En el caso de una onda de sonido ultrasónica o infrasónica que se propaga en el aire en condiciones normales de temperatura y presión, la velocidad es de alrededor de 340 m / s.

Calcular una longitud de onda a partir de una frecuencia

Como el período es el inverso de la frecuencia, es posible adaptar la relación del párrafo anterior para expresar directamente la longitud de onda en función de la frecuencia.

λ = c.T y T = 1 / Entonces: λ = c / Con:

  • λ la longitud de onda en metros (m)
  • c la velocidad de la ola en metros por segundo (m / s)
  • λ La frecuencia de la onda en hercios (Hz)

Nota

Cuando una ola pasa a través de un nuevo medio donde su velocidad es diferente, retiene la misma frecuencia pero su longitud de onda cambia. La relación de proporcionalidad entre longitud de onda, velocidad y frecuencia nos permite deducir que:

  • En un entorno donde la velocidad es mayor, aumenta la longitud de onda de una ola.
  • En un entorno donde la velocidad es más baja, la longitud de onda de la onda disminuye.

Longitudes de onda de ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se clasifican en diferentes categorías según su longitud de onda.

Para una onda electromagnética que se propaga en el vacío o en el aire podemos distinguir:

  • Rayos gamma (muy enérgicos, extremadamente peligrosos): λ <10 pm (10-11 m)
  • Rayos X (usados ​​en radiología) 10 pm (10-12 m) < λ <10 nm (10-8 m)
  • Rayos ultravioleta (los de longitud de onda corta pueden ser peligrosos): 10 nm (10-8 m) < λ <380 nm (3,8.10-7 m)
  • Luz visible 380 nm (3,80.10-7 m) < λ <780 nm (7.80.10-7 m)
  • Infrarrojo de 780 nm (7,80.10-7 m) < λ <1 mm (103 m)
  • Microondas de 1 mm (103 m) < λ <1 m
  • Ondas de radio 1 m < λ <100.000 km (108 m)

Longitudes de onda de ondas sonoras

Las longitudes de onda indicadas aquí son las ondas de sonido que se propagan en el aire en condiciones normales de temperatura (20 ° C) y presión (1 atm).

  • Las ondas sonoras de baja frecuencia son infrasonidos de longitud de onda λ > 17 m
  • El rango de ondas de sonido audibles se incluye en un intervalo variable (dependiendo del individuo) que corresponde aproximadamente al marco de 17 m> λ > 0.017 m = 1.7 cm
  • Las ondas sonoras que pertenecen al campo de la ecografía son aquellas que tienen las longitudes de onda más cortas, como λ <1.7 cm

Influencia de la longitud de onda.

Los ejemplos de ondas electromagnéticas y de sonido muestran que la longitud de onda influye fuertemente en las propiedades de una onda y, en particular, en la forma en que se puede percibir. Podemos agregar, además de la existencia de diferentes campos (infrarrojo, visible, audible, ultrasonido, etc.) que:

  • cada longitud de onda de luz visible corresponde a un color dado.
  • a cada longitud de onda de un sonido audible corresponde un sonido dado (y a veces una nota).

Además, la longitud de onda también afecta ciertas propiedades físicas:

  • La velocidad en un medio dado a veces puede depender de la longitud de onda (entonces se dice que dichos medios son dispersivos)
  • La absorbancia de un medio con respecto a una onda también puede depender de la longitud de onda, dependiendo de esto último, un medio puede ser completamente «opaco» o completamente «transparente» o absorber la onda. Variable
  • También podemos agregar que el fenómeno de la refracción (visto en la terminal S) también está estrechamente relacionado con esta cantidad.
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