Visualizzatore di onde / frequenze

Cos'è un calcolatore di onde?

Le onde sono perturbazioni che trasferiscono energia attraverso un mezzo (o attraverso lo spazio, nel caso delle onde elettromagnetiche). Le tre proprietà fondamentali delle onde sono la frequenza (f, in hertz), la lunghezza d'onda (lambda, in metri) e la velocità dell'onda (v, in metri al secondo). Sono legate dall'equazione: v = f × λ. Se si conoscono due, è possibile calcolare la terza.

Questa relazione si applica a tutti i tipi di onde: onde sonore, onde luminose, onde acquatiche, onde radio e onde sismiche. La velocità dell'onda dipende dal mezzo — il suono viaggia a circa 343 m/s nell'aria ma a 1.480 m/s nell'acqua. La luce viaggia a circa 300.000.000 m/s nel vuoto.

Proprietà delle onde

• Frequenza: quanti cicli completi passano per un punto al secondo. Misurata in hertz (Hz). Udito umano: da 20 Hz a 20.000 Hz.
• Lunghezza d'onda: la distanza tra due punti identici consecutivi su un'onda (come cresta a cresta). Va da picometri (raggi gamma) a chilometri (onde radio).
• Ampiezza: lo spostamento massimo dalla posizione di riposo. Determina l'energia e l'intensità dell'onda (volume per il suono, luminosità per la luce).
• Periodo: il tempo per un ciclo completo. T = 1/f. Un'onda sonora a 440 Hz (la del concerto) ha un periodo di circa 2,27 millisecondi.

Come usare questo strumento

Inserire due tra frequenza, lunghezza d'onda e velocità dell'onda. Il calcolatore risolve per la terza e mostra anche il periodo. Per le onde elettromagnetiche, la velocità predefinita è la velocità della luce. Per le onde sonore, selezionare il mezzo (aria, acqua, acciaio) per usare la velocità appropriata.

Lo spettro elettromagnetico

Le onde elettromagnetiche coprono un enorme intervallo di frequenze: onde radio (sotto i 300 GHz), microonde (da 300 MHz a 300 GHz), infrarossi (da 300 GHz a 400 THz), luce visibile (da 400 a 790 THz), ultravioletti (da 790 THz a 30 PHz), raggi X (da 30 PHz a 30 EHz) e raggi gamma (sopra i 30 EHz). Tutte viaggiano alla velocità della luce nel vuoto ma hanno lunghezze d'onda e proprietà molto diverse.

Domande frequenti

Perché il suono viaggia più velocemente nell'acqua che nell'aria?

Il suono è un'onda meccanica — si propaga quando le particelle spingono le particelle vicine. Le molecole d'acqua sono molto più vicine e strettamente legate rispetto alle molecole d'aria, quindi la spinta si trasferisce più rapidamente. In generale, il suono viaggia più velocemente nei solidi (acciaio: 5.960 m/s), più lentamente nei liquidi (acqua: 1.480 m/s) e più lentamente ancora nei gas (aria: 343 m/s).

Cos'è l'effetto Doppler?

L'effetto Doppler è il cambiamento nella frequenza osservata quando la sorgente e l'osservatore si muovono l'uno rispetto all'altro. La sirena di un'ambulanza che si avvicina suona più acuta (lunghezza d'onda compressa, frequenza più alta) e una che si allontana suona più grave (lunghezza d'onda distesa, frequenza più bassa). Lo stesso effetto si applica alla luce — gli oggetti che si avvicinano appaiono spostati verso il blu, quelli che si allontanano verso il rosso.