Ποια είναι η σχέση μεταξύ της ταχύτητας και της συχνότητας;
* μήκος κύματος (λ): Η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή κοιλών ενός κύματος. Συνήθως μετράται σε μέτρα (Μ) ή νανόμετρα (NM) για ελαφρά κύματα.
* ταχύτητα (v): Πόσο γρήγορα το κύμα ταξιδεύει μέσα από ένα μέσο. Μετρείται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s).
* Συχνότητα (f): Ο αριθμός των κύκλων κύματος που περνούν ένα σταθερό σημείο ανά δευτερόλεπτο. Μετρείται στο Hertz (Hz), όπου 1 Hz =1 κύκλος ανά δευτερόλεπτο.
Η σχέση:
Η βασική εξίσωση που συνδέει αυτά τα τρία είναι:
v =fλ
Αυτό σημαίνει:
* Η ταχύτητα (v) είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα (f) Εάν η συχνότητα αυξάνεται, η ταχύτητα του κύματος αυξάνεται επίσης, υποθέτοντας ότι το μήκος κύματος παραμένει σταθερή.
* Η ταχύτητα (V) είναι άμεσα ανάλογη με το μήκος κύματος (λ) Εάν το μήκος κύματος αυξάνεται, η ταχύτητα του κύματος αυξάνεται επίσης, υποθέτοντας ότι η συχνότητα παραμένει σταθερή.
* Η συχνότητα (F) και το μήκος κύματος (λ) είναι αντιστρόφως αναλογικά. Εάν η συχνότητα αυξάνεται, το μήκος κύματος μειώνεται και αντίστροφα, υποθέτοντας ότι η ταχύτητα παραμένει σταθερή.
Παράδειγμα:
Φανταστείτε ένα σχοινί δεμένο με μια θέση. Εάν κουνάτε το σχοινί γρηγορότερα (αύξηση της συχνότητας), τα κύματα θα ταξιδεύουν πιο κοντά (μικρότερο μήκος κύματος). Εάν ανακινήσετε το σχοινί πιο αργό (μείωση της συχνότητας), τα κύματα θα εξαπλωθούν περαιτέρω (μεγαλύτερο μήκος κύματος). Η ταχύτητα του κύματος κατά μήκος του σχοινιού εξαρτάται από την τάση και την πυκνότητα του ίδιου του σχοινιού.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Αυτή η σχέση ισχύει για όλους τους τύπους κυμάτων.
* Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι μια σταθερά, περίπου 3 x 10^8 m/s. Αυτό σημαίνει ότι οι αλλαγές στη συχνότητα και το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογες για τα ελαφρά κύματα.
* Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι επίσης μια σταθερά σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά αλλάζει με τη θερμοκρασία και το μέσο που ταξιδεύει.
Η κατανόηση αυτής της θεμελιώδους σχέσης είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση διαφόρων φαινομένων κυμάτων, από τα χρώματα των ουράνιων τόξων μέχρι το αποτέλεσμα του Doppler.
