Частота и длина волны — два фундаментальных свойства волн. Частота (в Гц) — это сколько раз в секунду волна повторяется. Длина волны — физическое расстояние между последовательными гребнями. Они обратно связаны через скорость волны в среде.
Формула
Длина волны = Скорость / Частота
λ = v / f
Или:
Частота = Скорость / Длина волны
f = v / λ
Для электромагнитных волн (свет) в вакууме: v = 3 × 10⁸ м/с.
Пример: Свет
Видимый зелёный свет имеет длину волны ~500 нм. Какова его частота?
500 нм = 5 × 10⁻⁷ м
f = (3 × 10⁸) / (5 × 10⁻⁷) = 6 × 10¹⁴ Гц
Человеческий глаз воспринимает частоты от 4×10¹⁴ Гц (красный) до 8×10¹⁴ Гц (фиолетовый).
Скорость зависит от среды
| 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 |
Пример: Звук
Звуковая волна 440 Гц (нота Ля) в воздухе (343 м/с):
λ = 343 / 440 = 0,78 м = 78 см
В воде (1 480 м/с):
λ = 1 480 / 440 = 3,36 м
Применения
- Радиовещание: разные частоты требуют разных размеров антенн
- Оптика: проектирование линз зависит от длины волны
- Акустика: размеры помещения влияют на резонансные частоты
- Астрономия: красное смещение раскрывает скорости далёких объектов
Советы
Помните: частота не изменяется, когда волна входит в другую среду — но длина волны изменяется. Чем выше частота, тем короче длина волны (обратная зависимость).