Unidades SI | m |
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Dimensão | eu |
Base SI | m |
Natureza | Tamanho do vetor extenso |
Símbolo usual | |
Link para outros tamanhos |
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O comprimento de onda é uma grandeza física homogênea em um comprimento , característica de uma onda monocromática em um meio homogêneo, definida como a distância que separa dois máximos consecutivos da amplitude ( Dic. Phys. ).
O comprimento de onda depende da celeridade ou velocidade de propagação da onda no meio por onde passa. Quando a onda passa de um meio para outro, no qual sua velocidade é diferente, sua frequência permanece inalterada, mas seu comprimento de onda varia ( Dic. Phys. ).
Quando a onda não é monocromática, a análise harmônica permite que ela seja dividida em uma soma de ondas monocromáticas. Os fenômenos físicos nunca são estritamente periódicos; a análise espectral resulta em uma soma infinita de ondas monocromáticas. Em seguida, consideramos o comprimento de onda dominante , ou seja, aquele que corresponde à frequência que transporta mais energia, ou à frequência central da faixa que transporta mais energia.
Os comprimentos de onda são comumente usados em acústica , rádio , óptica .
Uma onda é um distúrbio que se propaga em um meio sem modificar permanentemente suas propriedades.
Exemplos:Para estudar essas perturbações, é útil simplificar a realidade, considerando que o meio é homogêneo e que as ondas são monocromáticas , ou seja, repetem-se ad infinitum com uma única frequência . A análise espectral mostra que, se as relações físicas no meio são lineares , todas as perturbações podem ser descritas em uma série , possivelmente infinita, de fenômenos periódicos monocromáticos, descritos por sinusóides. Estudamos separadamente as transições entre meios homogêneos. Se um meio varia progressivamente, essa variação é considerada uma série de transições entre meios extremamente próximos.
Nessas condições e com esses métodos, o estudo de ondas monocromáticas em um meio homogêneo é a base de todos os outros estudos.
Em um meio homogêneo, uma perturbação monocromática se propaga com velocidade constante. Se observarmos o estado do meio em um determinado ponto, ele será encontrado de forma idêntica em cada período. Se observarmos o estado de todo o meio em um determinado instante, o comprimento de onda é a distância entre dois pontos que estão no mesmo estado. Pode-se escolher como ponto de referência para a medição a passagem até o ponto de equilíbrio, ou qualquer outro ponto bem definido.
Exemplo:Suponha que o fenômeno periódico seja uma coluna de ciclistas idênticos pedalando incessantemente e uniformemente espaçados em uma estrada.
Na física , frequentemente denotamos o comprimento de onda pela letra grega λ ( lambda ).
Se a onda descreve qualquer função periódica, podemos definir o comprimento de onda como o menor λ> 0, de modo que para todo x , temos:
O comprimento de onda é o equivalente espacial do período de tempo. Na verdade, o comprimento de onda é a distância percorrida pela onda durante um período. Se chamarmos c a velocidade da onda e T seu período de tempo ef sua frequência, teremos:
o que é equivalente a desdeO período é o equivalente de tempo do comprimento de onda: o período é o tempo mínimo que decorre entre duas repetições idênticas da onda no mesmo ponto. Para uma onda senoidal, o comprimento de onda é a distância entre dois picos sucessivos do mesmo sinal .
O comprimento de onda tem importância histórica e prática em óptica . Em XIX th século , Joseph von Fraunhofer estudar o espectro solar , e ligada as cores da luz decompostos pelo prisma óptico para comprimentos de onda de radiação calculados a partir da interferência com a passagem de uma correspondente rede de fibra óptica . Redes ópticas conectam comprimentos de onda a cores por meio de uma relação geométrica. Redes ópticas e filtros de interferência continuam a ter muitas aplicações e seu cálculo envolve comprimento de onda. Portanto, é comum, em óptica, caracterizar a radiação por seu comprimento de onda.
Quando falamos de comprimento de onda em óptica sem maior precisão, devemos entender o comprimento de onda no vácuo .
A velocidade da luz no ar é um pouco diferente da do vácuo, mas varia consideravelmente nos vários meios pelos quais passa, água, vidros ópticos , meios orgânicos que constituem o olho humano . A frequência, relacionada à energia transportada pela radiação eletromagnética quando considerada um fluxo de fótons , é invariável. Conseqüentemente, o comprimento de onda varia de acordo com a mídia cruzada.
A variação da velocidade causa refrações ao passar de um meio para outro . Quando a velocidade da luz varia, o comprimento de onda varia. Esta variação é ligeiramente dependente da frequência, o que também causa dispersão .
O comprimento de onda no material da fibra óptica é um parâmetro chave para determinar o modo de transmissão.
A história da acústica começa com o estudo dos fenômenos vibratórios, dos quais a frequência , calculada por extrapolação de sistemas vibratórios de dimensões maiores, era a característica mais acessível. O comprimento de onda intervém apenas no cálculo das ressonâncias em um tubo.
A partir do XX ° século , os sistemas eletrônicos autorizados a expandir gradualmente o campo de frequências produzidas. Nos primeiros dias da transmissão , o sinal era mais geralmente referido por seu comprimento de onda do que por sua frequência. As faixas foram classificadas como ondas longas , ondas médias e ondas curtas e marcavam 1.852 metros em vez de 162 quilohertz .
O comprimento de onda continua sendo uma característica secundária, importante quando se trata de antena de rádio e linha de transmissão .
Como a da luz em diferentes meios, a velocidade das ondas eletromagnéticas é menor nas linhas de transmissão do que no vácuo, enquanto a frequência permanece constante.
Cada comprimento de onda está associado a um número de onda e a um vetor de onda.
O vetor de onda é muito útil para generalizar a equação de uma onda para a descrição de uma família de ondas. Se todas as ondas em uma família se propagam na mesma direção e têm o mesmo comprimento de onda, todas podem ser descritas pelo mesmo vetor de onda. O caso mais comum de uma família de ondas que respeita essas condições é o de uma onda plana , para a qual a família de ondas também é coerente (todas as ondas têm a mesma fase ).
Uma onda eletromagnética se propaga no vácuo, a uma velocidade constante e insuperável. A velocidade da luz no vácuo c é uma constante física importante.
ou :
Comprimento de onda (no vácuo) | Campo | Frequência | Comente | |
---|---|---|---|---|
maior que 30 cm | rádio | menos de 1 GHz | ||
de 30 cm a 3 mm | microondas (Wi-Fi, telefones celulares, radar, etc.) | de 1 GHz a 100 GHz | incluído nas ondas de rádio para frequências mais baixas | |
de 3 mm a 700 nm | infravermelho | de 100 GHz a 430 THz | geralmente dividido em infravermelho distante, médio e próximo (luz visível) | |
de 700 nm a 400 nm | luz visível | de 430 THz a 750 THz | de vermelho (620-700 nm ) a violeta (400-450 nm ) | |
de 400 nm a 10 nm | ultravioleta | de 750 THz a 30 PHz | ||
de 10 nm às 22 horas | raio X | de 30 PHz a 30 EHz | ||
menos de 22h | raio γ | maior que 30 EHz |
Louis de Broglie descobriu que todas as partículas físicas com momento têm um comprimento de onda, chamado de comprimento de onda De Broglie (veja o artigo Mecânica de Ondas ). Para uma partícula relativística , o comprimento de onda de De Broglie é dado por
onde está a constante de Planck , é o momento da partícula, o fator de Lorentz , a massa da partícula em repouso, a velocidade e a velocidade da luz no vácuo.
O comprimento de onda térmico de De Broglie corresponde ao comprimento de onda de De Broglie típico das partículas de um gás levado a uma dada temperatura T. Essa quantidade intervém (entre outras) nas discussões justificando que os efeitos quânticos são desprezíveis quando se considera um volume macroscópico de gás.