Wizualizator fal / częstotliwości

Czym jest kalkulator fal?

Fale to zaburzenia przenoszące energię przez ośrodek (lub przez przestrzeń w przypadku fal elektromagnetycznych). Trzy fundamentalne właściwości fali to częstotliwość (f, w hercach), długość fali (λ, w metrach) i prędkość fali (v, w m/s). Są one powiązane równaniem: v = f × λ. Znając dowolne dwie, można obliczyć trzecią.

Ta zależność stosuje się do wszystkich rodzajów fal: dźwiękowych, świetlnych, wodnych, radiowych i sejsmicznych. Prędkość fali zależy od ośrodka — dźwięk rozchodzi się z prędkością około 343 m/s w powietrzu, ale 1480 m/s w wodzie. Światło rozchodzi się z prędkością około 300 000 000 m/s w próżni.

Właściwości fal

• Częstotliwość: ile pełnych cykli przechodzi przez punkt na sekundę. Mierzona w hercach (Hz). Słuch człowieka: od 20 Hz do 20 000 Hz.
• Długość fali: odległość między dwoma kolejnymi identycznymi punktami fali (np. od grzbietu do grzbietu). Od pikometrów (promieniowanie gamma) do kilometrów (fale radiowe).
• Amplituda: maksymalne wychylenie od położenia równowagi. Wyznacza energię i intensywność fali (głośność dla dźwięku, jasność dla światła).
• Okres: czas trwania jednego pełnego cyklu. T = 1/f. Fala dźwiękowa o częstotliwości 440 Hz (koncertowy ton A) ma okres około 2,27 milisekundy.

Jak korzystać z tego narzędzia

Podaj dowolne dwie z trzech wartości: częstotliwość, długość fali i prędkość fali. Kalkulator obliczy trzecią i wyświetli też okres. Dla fal elektromagnetycznych prędkość domyślnie przyjmuje wartość prędkości światła. Dla fal dźwiękowych wybierz ośrodek (powietrze, woda, stal), aby użyć odpowiedniej prędkości.

Widmo elektromagnetyczne

Fale elektromagnetyczne obejmują ogromny zakres częstotliwości: fale radiowe (poniżej 300 GHz), mikrofale (300 MHz do 300 GHz), podczerwień (300 GHz do 400 THz), światło widzialne (400–790 THz), ultrafiolet (790 THz do 30 PHz), promieniowanie X (30 PHz do 30 EHz) i promieniowanie gamma (powyżej 30 EHz). Wszystkie rozchodzą się z prędkością światła w próżni, ale mają bardzo różne długości fali i właściwości.

Często zadawane pytania

Dlaczego dźwięk rozchodzi się szybciej w wodzie niż w powietrzu?

Dźwięk jest falą mechaniczną — rozchodzi się przez wzajemne odpychanie cząstek. Cząsteczki wody są znacznie bliżej siebie i mocniej ze sobą związane niż cząsteczki powietrza, więc odpychanie przenosi się szybciej. Ogólnie dźwięk rozchodzi się najszybciej w ciałach stałych (stal: 5960 m/s), wolniej w cieczach (woda: 1480 m/s), a najwolniej w gazach (powietrze: 343 m/s).

Czym jest efekt Dopplera?

Efekt Dopplera to zmiana obserwowanej częstotliwości, gdy źródło i obserwator poruszają się względem siebie. Zbliżający się ambulans brzmi wyżej (skompresowana długość fali, wyższa częstotliwość), a oddalający niżej (rozciągnięta długość fali, niższa częstotliwość). Ten sam efekt dotyczy światła — zbliżające się obiekty wykazują przesunięcie ku błękitowi, oddalające się — ku czerwieni.