¿Cómo puedo calcular la frecuencia de una onda si ya tengo la velocidad de propagación y la longitud de onda?
Respuestas
Respuesta:qué es la longitud de onda
A partir del ejemplo dado al comienzo de la piedra que tiramos al agua, las ondas que se generan o dibujan lo hacen con una forma sinusoide caracterizada por picos y valles. La distancia entre dos picos de la onda sinusoidal se llama longitud de onda.
Una onda se puede clasificar de dos maneras y la primera consiste en considerar la dirección de propagación de la vibración. Si la vibración se produce perpendicular a la dirección de propagación, hablamos de ondas transversales (como las del mar o las electromagnéticas). Si la vibración ocurre en la misma dirección que la propagación, estamos hablando de ondas longitudinales (como las ondas de sonido). La segunda clasificación requiere tomar en consideración los medios por los cuales las ondas se propagan. Este último puede ser un medio físico (como para las ondas que se extienden en un fluido) o el vacío (como para las ondas de luz y las ondas de radio). En cualquier caso, la onda siempre se define por la velocidad de propagación (v), por la longitud (lambda) y por la frecuencia (nu).
La longitud de onda se indica en metros y se define como la distancia entre dos puntos de máximo (picos) o dos puntos de mínimo (valles). La frecuencia se calcula en Hertz e indica la periodicidad de una onda, es decir, cuántas veces se repite en un intervalo de tiempo dado. Una frecuencia de «2 Hz» significa que la onda alcanza dos picos en un segundo. La velocidad de la onda está representada por los metros que viaja en un segundo. En el caso de las radiaciones electromagnéticas que se propagan en el vacío, esto es igual a la velocidad de la luz (300,000 km/s).
En la mayoría de problemas matemáticos relacionados con las ondas, suele tener que averiguarse cuál es la longitud de una determinada onda, para la cual suele aportarse como dato, esa frecuencia que acabamos de explicar.
Veamos a continuación, qué pasos podemos dar y cómo aplicar la fórmula de la longitud de onda:
Pasos para calcular la longitud de onda
Lo que vamos a hacer es tomar un ejemplo en concreto para que veáis cómo se hace el cálculo de la longitud de onda.
Imagina que una onda electromagnética tiene una frecuencia de 1,5 · 1014 Hz, es decir, que tenemos una onda electromagnética que se propaga en el vacío con una frecuencia de 1.5 · 1014 Hz y queremos determinar cuál es la longitud de esa onda.
Según lo explicado, tendremos que anotar que: la longitud de onda λ, la frecuencia ν y la velocidad de propagación c, están unidas entre sí por la siguiente relación matemática:
C = λ X v
A partir de esto, es posible derivar la fórmula para el cálculo de la longitud de onda:
λ = C / V
En la cual:
λ es la longitud de onda que se mide en m.
c es la velocidad de la luz en un vacío que vale 3 · 108 m/s.
v es la frecuencia que se mide en Hz (Hz = 1 / s).
Al reemplazar los datos en nuestro poder, obtenemos esto:
λ = c / v = (3 · 108 m / s) / (1.5 · 1014 1 / s) = 2 · 10-6 m
Recordando que 1 μm = 10-6 m (en el cual μm es el símbolo del micrómetro), tenemos que:
2 · 10-6 m = 2 μm
Por lo tanto, la longitud de onda de la onda electromagnética es de 2 μm.