Częstotliwość i długość fali to dwie podstawowe właściwości fal. Częstotliwość (w Hz) to liczba powtórzeń fali na sekundę. Długość fali to fizyczna odległość między kolejnymi grzbietami. Są one odwrotnie proporcjonalne przez prędkość fali w ośrodku.
Wzór
Długość fali = Prędkość / Częstotliwość
λ = v / f
Lub:
Częstotliwość = Prędkość / Długość fali
f = v / λ
Dla fal elektromagnetycznych (światło) w próżni: v = 3 × 10⁸ m/s.
Przykład: Światło
Widzialne zielone światło ma długość fali ~500 nm. Jaka jest jego częstotliwość?
500 nm = 5 × 10⁻⁷ m
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Hz
Ludzkie oko reaguje na częstotliwości 4×10¹⁴ Hz (czerwień) do 8×10¹⁴ Hz (fiolet).
Prędkość zmienia się w zależności od ośrodka
| 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 |
Przykład: Dźwięk
Fala dźwiękowa 440 Hz (nuta A) w powietrzu (343 m/s):
λ = 343 / 440 = 0,78 m = 78 cm
W wodzie (1 480 m/s):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 m
Zastosowania
- Transmisja radiowa: różne częstotliwości wymagają różnych rozmiarów anteny
- Optyka: projekt soczewki zależy od długości fali
- Akustyka: wymiary pomieszczenia wpływają na częstotliwości rezonansowe
- Astronomia: przesunięcie ku czerwieni ujawnia prędkości odległych obiektów
Wskazówki
Pamiętaj, że częstotliwość nie zmienia się, gdy fala wchodzi do innego ośrodka — ale długość fali tak. Im wyższa częstotliwość, tym krótsza długość fali (odwrotna proporcja).