Longitud de onda

Longitud de onda en una sinusoide.

La longitud de una onda es, como su propio nombre indica, una longitud. Es decir; una distancia. La longitud de una onda es la distancia que recorre la onda en el intervalo de tiempo transcurrido entre dos máximos consecutivos de una de sus propiedades. Por ejemplo, la distancia recorrida por la luz azul (que viaja a 300.000 km/s) durante el tiempo transcurrido entre dos máximos consecutivos de su campo eléctrico (o magnético) es la longitud de onda de esa luz azul. La luz roja, viaja a la misma velocidad, pero su campo eléctrico aumenta y disminuye más lentamente que en el caso de la luz azul. Por tanto, la luz roja avanzará más distancia que en el caso de la luz azul durante el intervalo de tiempo entre dos máximos consecutivos de su campo eléctrico. Por eso la longitud de onda de la luz roja es mayor que la longitud de onda de la luz azul.

Si representamos esa propiedad (el campo eléctrico en el ejemplo mencionado) en una gráfica entonces podemos decir que la longitud de onda la representamos en esa misma gráfica como la distancia entre dos máximos consecutivas. En otras palabras, describe lo larga que es la onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen sus correspondientes longitudes de onda.

La longitud de onda es una distancia real recorrida por la onda (que no es necesariamente la distancia recorrida por las partículas o el medio que propaga la onda, como en el caso de las olas del mar, en las que la onda avanza horizontalmente y las partículas se mueven verticalmente). La longitud de onda no es la distancia entre dos crestas de un sinusoide pintado en un papel. La longitud de onda se puede representar como la distancia entre dos crestas de un sinusoide pintado en un papel, que no es lo mismo.

La letra griega λ (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde a una frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta corresponde a una frecuencia alta.

La longitud de onda de las ondas de sonido, en el intervalo que los seres humanos pueden escuchar, oscila entre menos de 2 cm y aproximadamente 17 metros. Las ondas de radiación electromagnética que forman la luz visible tienen longitudes de onda entre 400 nanómetros (luz violeta) y 700 nanómetros (luz roja).

En el Sistema Internacional, la unidad de medida de la longitud de onda es el metro, como la de cualquier otra distancia. Dados los órdenes de magnitud de las longitudes de ondas más comunes, por comodidad se suele recurrir a submúltiplos como el milímetro (mm), el micrómetro (μm) y el nanómetro (nm).

Relación con la frecuencia

La longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f, siendo ésta la frecuencia del movimiento armónico simple de cada una de las partículas del medio. (La longitud de onda no se debe confundir con la frecuencia angular ω).

$\lambda ={\frac {v}{f}}$

donde λ es la longitud de onda, v es la velocidad de la onda, y f es la frecuencia. Para la luz y otras ondas electromagnéticas que viajan en el vacío, la velocidad v vale 299.792.458 m/s y es la velocidad de la luz. Para las ondas de sonido que se desplazan por el aire, v es aproximadamente 343 m/s.

Por ejemplo, la luz roja, de frecuencia aproximada 440 THz, tiene ondas de unos 682 nm de longitud:

$\lambda ={\frac {v}{f}}={\frac {299\cdot 10^{6}\ {\rm {[m\cdot s^{-1}]}}}{440\cdot 10^{12}\ {\rm {[s^{-1}]}}}}=679,5\cdot 10^{-9}\ {\rm {[m]}}\sim 680\ {\rm {[nm]}}$

Al tratarse de una onda electromagnética, la velocidad aplicable es la velocidad de la luz.

También es proporcional (inversamente) a la frecuencia

Medios diferentes al vacío

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 no varía. La longitud de onda en dicho medio (λ') viene dada por:

$\lambda ^{\prime }={\frac {\lambda _{0}}{n}}$

donde:

• λ₀ es la longitud de onda en el vacío, y
• n es el índice de refracción del material.

La longitud de onda de las radiaciones electromagnéticas, sea cual sea el medio en que se transmitan, se expresa por lo general en función de la longitud de onda de éstas en el vacío, aunque no siempre esté indicado explícitamente.

Longitud de onda asociada a partículas

Louis-Victor de Broglie descubrió 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:

• h es la Constante de Planck,
• p es la cantidad de movimiento de la partícula.

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

• Frecuencia y Frecuencia angular
• Onda periódica
• Dualidad onda corpúsculo
• Onda
• Propagación del sonido y Efecto Doppler
• Espectro electromagnético

Enlaces externos

• Herramienta para calcular y convertir entre longitud de onda y frecuencia