Περιεχόμενο
Ο ήχος και το φως είναι δύο παραδείγματα μετάδοσης ενέργειας με περιοδικούς παλμούς ή κύματα.
Η συχνότητα των παλμών, που είναι ο αριθμός των κυμάτων που εμφανίζεται ανά μονάδα χρόνου - συνήθως ανά δευτερόλεπτο - καθορίζει τα χαρακτηριστικά της μεταδιδόμενης ενέργειας. Για παράδειγμα, τα ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας είναι υψηλά και τα φωτεινά κύματα υψηλής συχνότητας είναι ενεργητικά στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος.
Είναι πρακτικό να μετράτε τον αριθμό των ηχητικών ή φωτεινών κυμάτων που περνούν ένα σημείο κάθε δευτερόλεπτο, αλλά μπορείτε να υπολογίσετε τη συχνότητα (μετρούμενη σε Hertz ή κύκλους ανά δευτερόλεπτο) εάν γνωρίζετε δύο άλλες παραμέτρους: το μήκος των κυμάτων και την ταχύτητα μετάδοσης τους. Ο υπολογισμός της ταχύτητας κύματος, της συχνότητας και του μήκους κύματος είναι κεντρικό στοιχείο της σύγχρονης φυσικής.
Η φόρμουλα ταχύτητας κύματος
Ο βασικός τύπος ταχύτητας κύματος, ο οποίος μπορεί να αναπροσαρμοστεί ανάλογα με τις ανάγκες σας, είναι
c = (λ) (ν)
όπου c = είναι η ταχύτητα του φωτός ή 3,0 × 108 Κυρία; λ (το ελληνικό γράμμα λάμδα) είναι το μήκος κύματος, το οποίο συχνά δίδεται σε εκατοντάδες νανόμετρα στο φάσμα του ορατού φωτός. και ν (η ελληνική επιστολή nu) είναι η συχνότητα, επίσης γραμμένη f και δίνεται σε κύκλους κύματος ανά δευτερόλεπτο, ή s-1. Αυτό σημαίνει ότι
ν = c / λ
Προσδιορίστε το μήκος κύματος της μεταδιδόμενης ενέργειας. Για το ορατό φως, το χρώμα του φωτός καθορίζει το μήκος κύματος. Εάν μετράτε απλά κύματα που μετακινούνται στην επιφάνεια ενός σώματος νερού, καθορίζετε το μήκος κύματος μετρώντας την απόσταση μεταξύ γειτονικών κορυφών ή γειτονικών κοιλοτήτων.
Μετρήστε ή αναζητήστε την ταχύτητα του κύματος. Αν παρατηρήσετε ένα κύμα νερού, μπορείτε απλά να χρονομετρήσετε πόσο χρόνο χρειάζεται μια σκάφη για να φτάσετε από ένα προκαθορισμένο σημείο στο άλλο. Φως και ηχητικά ταξίδια πάρα πολύ γρήγορα για να μετρήσετε, οπότε πρέπει να κοιτάξετε τις ταχύτητές τους, σίγουρα να λάβετε υπόψη το μέσο μέσω του οποίου ταξιδεύουν - που συνήθως είναι αέρας.
Μετατρέψτε τις τιμές για την απόσταση και την ταχύτητα στις συμβατές μονάδες. Για παράδειγμα, εάν μετρήσατε το μήκος κύματος ενός κύματος νερού σε ίντσες και την ταχύτητά του σε πόδια ανά δευτερόλεπτο, μετατρέψτε το μήκος κύματος στα πόδια ή την ταχύτητα σε ίντσες ανά δευτερόλεπτο.
Διαχωρίστε το μήκος κύματος στην ταχύτητα για να υπολογίσετε τη συχνότητα, που εκφράζεται όπως περιγράφεται παραπάνω ως ο αριθμός κύκλων ανά δευτερόλεπτο, ή Hertz - γραμμένο "Hz". Για παράδειγμα, ένα κύμα νερού με μήκος κύματος 1 ποδιού που ταξιδεύει με ταχύτητα 4 ίντσες ανά δευτερόλεπτο έχει συχνότητα 1/3 πόδια / δευτερόλεπτο διαιρούμενο με 1 πόδι = .33 Hz.
Ομοίως, το μπλε φως με μήκος κύματος 476 νανόμετρα (δισεκατομμυριοστό του μέτρου) που διέρχεται μέσω αέρα με ταχύτητα 299.792.458 μέτρων ανά δευτερόλεπτο έχει συχνότητα: 299.792.458 m / s ÷ 0.000000475 m = 631 τρισεκατομμύρια Hz ή 631 TeraHertz (THz) .