주파수와 파장은 파동의 두 가지 기본적인 특성입니다. 주파수(Hz)는 파동이 초당 반복되는 횟수이고, 파장은 연속된 마루 사이의 물리적 거리입니다. 두 값은 매질에서의 파동 속도를 통해 반비례 관계에 있습니다.
공식
파장 = 속도 / 주파수
λ = v / f
또는:
주파수 = 속도 / 파장
f = v / λ
진공에서 전자기파(빛)의 경우: v = 3 × 10⁸ m/s.
예시: 빛
가시광선 녹색 빛의 파장은 ~500 nm입니다. 주파수는?
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
인간의 눈은 4×10¹⁴ Hz(빨강)~8×10¹⁴ Hz(보라) 주파수에 반응합니다.
속도는 매질에 따라 다름
| 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 |
예시: 소리
440 Hz 음파(음악 음표 A)가 공기 중에서 343 m/s로 이동:
λ = 343 / 440 = 0.78 m = 78 cm
물(1,480 m/s)에서:
λ = 1,480 / 440 = 3.36 m
응용
- 라디오 전송: 다른 주파수는 다른 안테나 크기 필요
- 광학: 렌즈 설계는 파장에 의존
- 음향학: 방의 크기가 공명 주파수에 영향
- 천문학: 적색편이가 먼 천체의 속도를 알려줌
팁
파동이 다른 매질로 들어가도 주파수는 변하지 않지만 파장은 변합니다. 주파수가 높을수록 파장이 짧아집니다(반비례 관계).