Frecuencia y longitud de onda
Todas las ondas, sean de luz, de radio o de sonido, se caracterizan por su frecuencia, el número de oscilaciones por segundo, y su longitud de onda, la distancia entre dos crestas. Ambas están ligadas por la velocidad de la onda: cuanto mayor es la frecuencia, más corta es la longitud de onda.
Las fórmulas
λ = v ÷ f
Periodo T = 1 ÷ f
Energía de un fotón E = h × f, con h = 4,136 × 10⁻¹⁵ eV·s.
La velocidad depende del tipo de onda y del medio: 299.792.458 m/s para la luz en el vacío, unos 343 m/s para el sonido en el aire a 20 °C y unos 1481 m/s en el agua.
Ejemplo resuelto
Una emisora de FM que emite en 100 MHz produce ondas de 299.792.458 ÷ 100.000.000 = 3,0 metros. Cada oscilación dura 10 nanosegundos, y cada fotón tiene una energía de 0,41 microelectronvoltios, millones de veces menos que un fotón de luz visible.
El espectro electromagnético
| Tipo | Frecuencia | Longitud de onda |
|---|---|---|
| Radio AM | 0,5-1,6 MHz | 190-600 m |
| Radio FM | 87,5-108 MHz | unos 3 m |
| Móvil 4G y 5G | 0,7-3,5 GHz | 9-43 cm |
| Wifi | 2,4 y 5 GHz | 12,5 y 6 cm |
| Microondas de cocina | 2,45 GHz | 12,2 cm |
| Luz visible | 400-790 THz | 380-750 nm |
| Rayos X | más de 30 PHz | menos de 10 nm |
Antenas
Las antenas suelen medir una fracción de la longitud de onda que reciben, como un cuarto o media onda. Por eso las antenas de FM miden alrededor de 75 cm a 1,5 m, y las de wifi o de móvil caben dentro de un router o de un teléfono.
Luz visible
El ojo humano ve las longitudes de onda entre unos 380 nm, el violeta, y 750 nm, el rojo. La energía de cada fotón de luz visible está entre 1,7 y 3,3 eV. Por debajo del violeta está el ultravioleta, cuyos fotones tienen energía suficiente para dañar la piel; por encima del rojo, el infrarrojo, que sentimos como calor.
Sonido
Para el sonido en el aire, la longitud de onda va de unos 17 metros para los graves de 20 Hz a unos 17 mm para los agudos de 20 kHz, los límites del oído humano. La nota la de afinación, de 440 Hz, mide unos 78 cm. Esta gran variación explica por qué los altavoces de graves son tan grandes y por qué los graves atraviesan paredes con más facilidad.
Consejo
Elige el tipo de onda para usar la velocidad adecuada. Si trabajas con la luz en un material, como el vidrio o el agua, elige «Otra velocidad» e introduce c ÷ n: la frecuencia no cambia, pero la longitud de onda se acorta.