¿Qué es la Longitud de Onda?
La longitud de onda es una magnitud física que puede asociarse a cualquier onda periódica.
Corresponde a la distancia sobre la que se propaga la onda durante un periodo que coincide con el suyo.
También es la distancia que separa dos puntos sucesivos en el espacio donde prevalecen parámetros físicos idénticos (misma sobrepresión, misma elongación, etc.).
Unidad, notación
La letra elegida para anotar una longitud de onda es la letra lambda, que se anota λ (una letra y invertida).
Como su nombre indica, esta cantidad es una longitud y, por tanto, su unidad es la misma que la de todas las demás longitudes: el metro (m).
En la práctica, se suele utilizar una unidad derivada que se adapta mejor a la magnitud que se manipula. Por ejemplo, en el caso de la luz visible, cuyas longitudes de onda son aproximadamente de 3,80,10-7m a 7,80,10-7m, se prefiere el nanómetro (el intervalo se convierte así en 380 nm a 780 nm).
Calcular una longitud de onda a partir del periodo
La distancia “d” sobre la que se propaga una onda de velocidad “c” durante un periodo de tiempo Δt viene dada por la relación: d = c. Δt.
Si la duración considerada corresponde al periodo de la onda ( Δt = T ) entonces la distancia recorrida corresponde a la longitud de onda λ lo que lleva a la relación
λ = c.T
donde:
- λ, la longitud de onda, está en metros (m)
- c, la velocidad de la onda, está en metros por segundo (m/s)
- T, el período está en segundos.
En el caso de la luz visible u otra onda electromagnética que se propaga en el vacío o en el aire c = 3,00.108 m/s. En el caso de una onda sonora, ultrasónica o infrasónica que se propaga en el aire en condiciones normales de temperatura y presión, la celeridad es de unos 340 m/s.
Calcular una longitud de onda a partir de una frecuencia
Como el periodo es el inverso de la frecuencia, es posible adaptar la relación del párrafo anterior para expresar la longitud de onda directamente en función de la frecuencia.
λ = c.T y T = 1/ por lo tanto:
λ = c / v
Con:
- λ la longitud de onda en metros (m)
- c la velocidad de las olas en metros por segundo (m/s)
- la frecuencia de la onda en Hertz (Hz)
Cuando una onda pasa por un nuevo medio en el que su velocidad es diferente, conserva la misma frecuencia pero su longitud de onda se modifica. La relación proporcional entre la longitud de onda, la velocidad y la frecuencia nos permite deducir que:
- En un medio donde la velocidad es mayor, la longitud de onda de una onda aumenta.
- En un medio donde la velocidad es menor, la longitud de onda disminuye.
Longitudes de onda de las ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se clasifican en diferentes categorías según su longitud de onda.
Para una onda electromagnética que se propaga en el vacío o en el aire, podemos distinguir
- Rayos gamma (muy energéticos, extremadamente peligrosos): λ < 10 pm (10-11 m)
- Rayos X (utilizados en radiología) 10 pm (10-12 m) < λ < 10 nm (10-8 m)
- Luz ultravioleta (las longitudes de onda cortas pueden ser peligrosas): 10 nm (10-8 m) < λ < 380 nm (3,8.10-7 m)
- Luz visible 380 nm (3,80,10-7 m) < λ < 780 nm (7,80,10-7 m)
- Infrarrojo 780 nm (7,80.10-7 m) < λ < 1 mm (10-3 m)
- Microondas 1 mm (10-3 m) < λ < 1 m
- Ondas de radio 1 m < λ < 100 000 km (108 m)
Longitudes de onda de las ondas sonoras
Las longitudes de onda indicadas aquí son las de las ondas sonoras que se propagan en el aire en las condiciones habituales de temperatura (20 °C) y presión (1 atm).
- Las ondas sonoras de baja frecuencia son infrasónicas con una longitud de onda λ > 17 m
- El alcance de las ondas sonoras audibles se encuentra en un intervalo variable (según el individuo) que corresponde aproximadamente a la casilla 17 m > λ > 0,017 m = 1,7 cm
- Las ondas sonoras que pertenecen a la gama de los ultrasonidos son las que tienen las longitudes de onda más cortas, como λ < 1,7 cm
Influencia de la longitud de onda
Los ejemplos de las ondas electromagnéticas y sonoras demuestran que la longitud de onda influye mucho en las propiedades de una onda y, en particular, en la forma de percibirla. Además de la existencia de diferentes dominios (infrarrojo, visible, audible, ultrasonido, etc.), se puede añadir que:
- A cada longitud de onda de la luz visible le corresponde un color.
A cada longitud de onda del sonido audible corresponde un sonido determinado (y a veces una nota).
Además, la longitud de onda también afecta a ciertas propiedades físicas:
- La celeridad en un medio determinado puede depender a veces de la longitud de onda (se dice entonces que estos medios son dispersivos)
- La absorbencia de un medio con respecto a una onda también puede depender de la longitud de onda, y según ésta, un medio puede ser totalmente “opaco” o completamente “transparente”, o puede absorber la onda de forma variable.
- Además, podemos añadir que el fenómeno de la refracción (visto en el último curso de secundaria) también está estrechamente relacionado con esta cantidad.