Frequenza e lunghezza d'onda sono due proprietà fondamentali delle onde. La frequenza (in Hz) indica quante volte al secondo un'onda si ripete. La lunghezza d'onda è la distanza fisica tra creste consecutive. Sono inversamente proporzionali attraverso la velocità dell'onda nel mezzo.
La formula
Lunghezza d'onda = Velocità / Frequenza
λ = v / f
Oppure:
Frequenza = Velocità / Lunghezza d'onda
f = v / λ
Per onde elettromagnetiche (luce) nel vuoto: v = 3 × 10⁸ m/s.
Esempio: Luce
La luce verde visibile ha lunghezza d'onda ~500 nm. Qual è la sua frequenza?
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
L'occhio umano risponde a frequenze tra 4×10¹⁴ Hz (rosso) e 8×10¹⁴ Hz (violetto).
La velocità varia con il mezzo
| 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 |
Esempio: Suono
Un'onda sonora a 440 Hz (nota La) si propaga nell'aria a 343 m/s:
λ = 343 / 440 = 0,78 m = 78 cm
In acqua (1 480 m/s):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 m
Applicazioni
- Trasmissione radio: frequenze diverse richiedono dimensioni di antenne diverse
- Ottica: il progetto delle lenti dipende dalla lunghezza d'onda
- Acustica: le dimensioni della stanza influenzano le frequenze di risonanza
- Astronomia: il redshift rivela la velocità di oggetti distanti
Suggerimenti
Ricorda che la frequenza non cambia quando un'onda entra in un mezzo diverso — ma la lunghezza d'onda sì. Maggiore la frequenza, minore la lunghezza d'onda (relazione inversa).