Hullám / frekvencia vizualizáló

Mi a hullámkalkulátor?

A hullámok közegen áthaladó (vagy elektromágneses hullámok esetén az űrben terjedő) zavargások, amelyek energiát visznek át. A három alapvető hullámjellemző: frekvencia (f, hertzben), hullámhossz (λ, méterben) és hullámsebesség (v, méterben per másodpercben). Összefüggésük: v = f × λ. Ha bármely kettő ismert, kiszámítható a harmadik.

Ez az összefüggés minden hullámtípusra érvényes: hanghullámokra, fényhullámokra, vízhullámokra, rádióhullámokra és szeizmikus hullámokra. A hullámsebesség a közegtől függ – a hang levegőben kb. 343 m/s-vel, vízben 1 480 m/s-vel terjed. A fény vákuumban kb. 300 000 000 m/s sebességgel halad.

Hullámjellemzők

• Frekvencia: Hány teljes rezgés halad át egy ponton másodpercenként. Mértékegysége hertz (Hz). Az emberi hallás tartománya: 20 Hz–20 000 Hz.
• Hullámhossz: A hullám egymást követő azonos pontjai közötti távolság (pl. taréjától taréjig). A gammsugaraktól (pikométer) a rádióhullámokig (kilométer) terjed.
• Amplitúdó: A nyugalmi helyzetből mért maximális kitérés. Meghatározza a hullám energiáját és intenzitását (hangnál a hangerőt, fénynél a fényerőt).
• Periódusidő: Egy teljes rezgés ideje. T = 1/f. Egy 440 Hz-es hanghullám (zenei A hang) periódusideje kb. 2,27 milliszekundum.

Az eszköz használata

Adjon meg bármely két értéket a frekvencia, a hullámhossz és a hullámsebesség közül. A kalkulátor megoldja a harmadikat, és megmutatja a periódusidőt is. Elektromágneses hullámokhoz a sebesség alapértelmezés szerint a fénysebesség. Hanghullámokhoz válassza ki a közeget (levegő, víz, acél) a megfelelő sebesség használatához.

Az elektromágneses spektrum

Az elektromágneses hullámok rendkívül széles frekvenciatartományt ölelnek fel: rádióhullámok (300 GHz alatt), mikrohullámok (300 MHz–300 GHz), infravörös (300 GHz–400 THz), látható fény (400–790 THz), ultraibolya (790 THz–30 PHz), röntgensugarak (30 PHz–30 EHz) és gammasugarak (30 EHz felett). Mind a fény sebességével terjed vákuumban, de hullámhossz és tulajdonságok tekintetében óriásiak az eltérések.

Gyakran ismételt kérdések

Miért terjed a hang gyorsabban vízben, mint levegőben?

A hang mechanikai hullám – a részecskék egymásra nyomásával terjed. A vízmolekulák sokkal közelebb vannak egymáshoz és erőteljesebben kapcsolódnak, mint a levegőmolekulák, ezért a lökés gyorsabban adódik át. A hang általában legsebben szilárd anyagokban terjed (acél: 5 960 m/s), lassabban folyadékokban (víz: 1 480 m/s), és leglassabban gázokban (levegő: 343 m/s).

Mi a Doppler-hatás?

A Doppler-hatás a megfigyelt frekvencia változása, amikor a forrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog. A közeledő mentőautó szirénája magasabb hangon szól (összenyomott hullámhossz, magasabb frekvencia), a távolodóé mélyebben (megnyúlt hullámhossz, alacsonyabb frekvencia). Ugyanez a hatás fényre is érvényes – a közeledő tárgyak kékelnek (kék eltolódás), a távolodók pirosak (vörös eltolódás).