Vizualizator de unde / frecvențe

Ce este un calculator de unde?

Undele sunt perturbații care transferă energie printr-un mediu (sau prin spațiu, în cazul undelor electromagnetice). Cele trei proprietăți fundamentale ale undelor sunt frecvența (f, în herți), lungimea de undă (lambda, în metri) și viteza undei (v, în metri pe secundă). Ele sunt legate prin ecuația: v = f × lambda. Dacă se cunosc oricare două, se poate calcula a treia.

Această relație se aplică tuturor tipurilor de unde: unde sonore, unde luminoase, unde de apă, unde radio și unde seismice. Viteza undei depinde de mediu — sunetul se propagă cu aproximativ 343 m/s în aer, dar cu 1.480 m/s în apă. Lumina se propagă cu aproximativ 300.000.000 m/s în vid.

Proprietățile undelor

• Frecvența: Câte cicluri complete trec printr-un punct pe secundă. Măsurată în herți (Hz). Auzul uman: 20 Hz până la 20.000 Hz.
• Lungimea de undă: Distanța dintre două puncte consecutive identice pe o undă (de exemplu, de la vârf la vârf). Variază de la picometri (raze gamma) la kilometri (unde radio).
• Amplitudinea: Deplasarea maximă față de poziția de repaus. Determină energia și intensitatea undei (volumul pentru sunet, luminozitatea pentru lumină).
• Perioada: Durata unui ciclu complet. T = 1/f. O undă sonoră de 440 Hz (la de concert) are o perioadă de aproximativ 2,27 milisecunde.

Cum se folosește acest instrument

Introduceți oricare două din frecvență, lungime de undă și viteza undei. Calculatorul rezolvă pentru a treia și afișează și perioada. Pentru undele electromagnetice, viteza implicită este viteza luminii. Pentru undele sonore, selectați mediul (aer, apă, oțel) pentru a folosi viteza corespunzătoare.

Spectrul electromagnetic

Undele electromagnetice acoperă un interval enorm de frecvențe: unde radio (sub 300 GHz), microunde (300 MHz–300 GHz), infraroșu (300 GHz–400 THz), lumina vizibilă (400–790 THz), ultraviolet (790 THz–30 PHz), raze X (30 PHz–30 EHz) și raze gamma (peste 30 EHz). Toate se propagă cu viteza luminii în vid, dar au lungimi de undă și proprietăți foarte diferite.

Întrebări frecvente

De ce sunetul se propagă mai repede în apă decât în aer?

Sunetul este o undă mecanică — se propagă prin împingerea particulelor vecine. Moleculele de apă sunt mult mai apropiate și mai puternic legate decât moleculele de aer, astfel că împingerea se transferă mai rapid. În general, sunetul se propagă cel mai repede în solide (oțel: 5.960 m/s), mai lent în lichide (apă: 1.480 m/s) și cel mai lent în gaze (aer: 343 m/s).

Ce este efectul Doppler?

Efectul Doppler este modificarea frecvenței observate atunci când sursa și observatorul se mișcă unul față de celălalt. O sirenă de ambulanță care se apropie sună mai acut (lungime de undă comprimată, frecvență mai mare), iar una care se îndepărtează sună mai grav (lungime de undă extinsă, frecvență mai mică). Același efect se aplică luminii — obiectele care se apropie par albastre (deplasare spre albastru), iar cele care se îndepărtează par roșii (deplasare spre roșu).