Longitud de onda

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Longitud de onda en una sinusoide representada por la letra griega λ (lambda).

La longitud de onda, como su propio nombre indica, es una longitud, una distancia. Es la distancia real que recorre una onda en un determinado intervalo de tiempo. Ese intervalo de tiempo es el transcurrido entre dos máximos consecutivos de alguna de sus propiedades físicas. En el caso de las ondas electromagnéticas esa propiedad física puede ser, por ejemplo, su efecto eléctrico (su campo eléctrico). También puede ser su efecto magnético (su campo magnético).

Si representamos en dos dimensiones cómo varía esa propiedad física con la distancia que recorre la onda obtenemos una curva cuyo aspecto muestra cierta periodicidad. En muchos casos esa curva tiene aspecto sinusoidal. La distancia entre dos máximos de esa curva sinusoidal nos muestra el valor (expresado en metros, centímetros o cualquier otra unidad de medida de distancia) de la longitud de onda, pero no "es" la longitud de onda. La longitud de onda es una distancia real recorrida por la onda. No es la distancia entre dos máximos de una curva pintada en un papel. Como es lógico, para poder representar esta curva, necesitamos conocer la velocidad a la que avanza la onda. Las ondas electromagnéticas que llamamos "luz visible" pasan de un máximo de su campo eléctrico a un mínimo y otra vez a un máximo varios billones de veces por segundo. A pesar de que la onda va a una velocidad de 300 000 km/s, la distancia que puede recorrer la onda entre dos máximos consecutivos de su campo eléctrico es pequeñísima (nanómetros). En cambio, las ondas electromagnéticas que llamamos "ondas de radio" tienen la propiedad de que su campo eléctrico se hace máximo y mínimo a un ritmo muchísimo menor que el de la luz visible. Por ello, las ondas de radio pueden avanzar centímetros, metros e incluso kilómetros en el transcurso de dos máximos consecutivos de su campo eléctrico. Es por ello que la longitud de onda y la frecuencia (número de veces que su campo eléctrico se hace máximo por segundo) son parámetros que necesariamente están relacionados.

Es necesario recalcar que la longitud de onda no es la distancia que recorren las partículas implicadas en la propagación de la onda (moléculas de agua en las olas del mar, átomos o moléculas de la corteza terrestre en un terremoto, moléculas de la atmósfera terrestre propagando un sonido, etc.). Es la distancia que recorre la onda.

En lenguaje físico/matemático podemos decir que la longitud de onda, es una magnitud física que describe la distancia entre dos puntos consecutivos de una onda sinusoidal que poseen la misma fase. La longitud de onda es descrita frecuentemente con la letra griega lambda (λ). El concepto de longitud de onda suele extenderse también a cualquier onda periódica aunque no sea sinusoidal. La longitud de onda se mide en metros en unidades del Sistema Internacional. En aquellas ondas que se desplazan a una velocidad constante, la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia y directamente proporcional al período de la onda. Ejemplos comunes de ondas son las ondas elásticas (como el sonido) y las ondas electromagnéticas (como la luz).

Ondas sinusoidales[editar]

Serie de Fourier aplicada para aproximar una onda cuadrada como suma de una, dos, tres y cuatro componentes espectrales.

Por el teorema de Fourier, cualquier onda períodica puede ser expresada como la suma ponderada de ondas sinusoidales de distinta longitud de onda. En otras palabras, cualquier onda períodica, independientemente de su forma, puede ser decompuesta en una serie de ondas sinusoidales. Esta propiedad permite estudiar el comportamiento de multitud de ondas mediante el analísis de cada una de sus componentes, denominadas componentes espectrales.

En una onda sinusoidal de frecuencia f y periodo T, la longitud de onda viene dada por la expresión:[1]

\lambda = \frac{v}{f} = v \cdot T

Donde v es la velocidad de propagación de la onda. En el caso de ondas electromagnéticas propagandose en el vacío, la velocidad de propagación es la velocidad de la luz; en el caso de ondas de sonido, es la velocidad del sonido. En los medios denominados como no dispersivos esta velocidad de propagación es la misma para cualquier longitud de onda.

Medios diferentes al vacío[editar]

Las únicas ondas capaces de transmitirse a través del vacío son las ondas electromagnéticas. Cuando éstas penetran en un medio material, como puede ser el aire o un sólido, su longitud de onda se ve reducida de forma proporcional al índice de refracción n de dicho material. La velocidad de propagación de la luz en el medio es menor a la del vacío mientras que su frecuencia y su longitud de onda no varían. La velocidad de opropagación v' en un medio índice de refracción n viene dada por:

v^\prime = \frac{v_0}{n}

Longitud de onda asociada a partículas[editar]

Louis-Victor de Broglie postuló que todas las partículas que poseían una cantidad de movimiento tenían asociada una determinada longitud de onda. Es la denominada Hipótesis de De Broglie.

\lambda = \frac{h}{p}

Donde:

El cociente entre una constante muy pequeña y un denominador que depende de la velocidad de la partícula, hace que para objetos macróscopicos en movimiento las longitudes de onda asociadas a éstos sean imperceptibles por el ser humano.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

Enlaces externos[editar]