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Le son et la lumière sont deux exemples de transmission d'énergie par des pulsations périodiques ou des ondes.
La fréquence des pulsations, qui correspond au nombre d'ondes produites par unité de temps, généralement par seconde, détermine les caractéristiques de l'énergie transmise. Par exemple, les ondes sonores à haute fréquence sont aiguës et les ondes lumineuses à haute fréquence sont énergiques dans la partie ultraviolette du spectre.
Il n’est pas pratique de compter le nombre d’ondes sonores ou lumineuses dépassant un point toutes les secondes, mais vous pouvez calculer la fréquence (mesurée en hertz ou cycles par seconde) si vous connaissez deux autres paramètres: la longueur des ondes et leur vitesse de transmission. Le calcul de la vitesse, de la fréquence et de la longueur d'onde des ondes est au cœur de la physique moderne.
La formule de vitesse des vagues
La formule de base de la vitesse des vagues, qui peut être réorganisée pour répondre à vos besoins, est la suivante:
c = (λ) (ν)
où c = est la vitesse de la lumière, ou 3.0 × 108 Mme; λ (la lettre grecque lambda) est la longueur d'onde, souvent exprimée en centaines de nanomètres dans le spectre de la lumière visible; et ν (la lettre grecque nu) est la fréquence, également écrite f et donnée en cycles de vagues par seconde, ou s-1. Cela signifie que
ν = c / λ
Déterminez la longueur d'onde de l'énergie transmise. Pour la lumière visible, la couleur de la lumière détermine la longueur d'onde. Si vous mesurez simplement les vagues se déplaçant à la surface d’une étendue d’eau, vous déterminez la longueur d’onde en mesurant la distance entre des crêtes ou des creux adjacents.
Mesurer ou regarder la vitesse de la vague. Si vous observez une vague d'eau, vous pouvez simplement calculer le temps nécessaire à un creux pour aller d'un point à un autre. La lumière et le son voyagent cependant trop vite pour pouvoir être mesurés. Vous devez donc regarder leur vitesse, en prenant bien en compte le milieu dans lequel ils voyagent - généralement l'air.
Convertissez les valeurs de distance et de vitesse en unités compatibles. Par exemple, si vous avez mesuré la longueur d'onde d'une vague d'eau en pouces et sa vitesse en pieds par seconde, convertissez la longueur d'onde en pieds ou la vitesse en pouces par seconde.
Divisez la longueur d'onde en vitesse pour calculer la fréquence, exprimée comme décrit ci-dessus par le nombre de cycles par seconde, ou en hertz - écrit "Hz". Par exemple, une vague d'eau d'une longueur d'onde de 1 pied se déplaçant à une vitesse de 4 pouces par seconde a une fréquence de 1/3 pieds / seconde divisée par 1 pied = 0,33 Hz.
De même, la lumière bleue d’une longueur d’onde de 476 nanomètres (milliardièmes de mètre) se propageant dans les airs à une vitesse de 299 792 458 mètres par seconde a une fréquence de: 299 792 458 m / s ÷ 0,000000475 m = 631 billions de Hz ou 631 TéraHertz (THz) .