Un componente armónico de mayor frecuencia de una vibración fundamental, análogo a estados de partículas más pesados.Un armónico es un componente de mayor frecuencia de un sistema vibrante, que ocurre en múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. En acústica, los armónicos dan a los instrumentos musicales su timbre: un violín y una flauta que tocan la misma nota suenan diferente debido a sus distintos patrones de armónicos. En física, el concepto se extiende a sistemas cuánticos: por ejemplo, una cuerda vibrante o una molécula tiene un modo fundamental y armónicos a energías más altas.
El concepto de armónicos se conoce desde la antigüedad en la música, pero el tratamiento matemático comenzó con Daniel Bernoulli en el siglo XVIII, quien resolvió el problema de la cuerda vibrante. En la física cuántica, los armónicos se explicaron mediante la cuantización de los estados vibracionales a principios del siglo XX.
Cuando un sistema vibra, puede oscilar no solo a su frecuencia natural más baja (la fundamental) sino también a múltiplos de esa frecuencia. Estos modos superiores se llaman armónicos (el segundo armónico es el doble de la fundamental, etc.). En mecánica cuántica, los armónicos corresponden a transiciones entre niveles de energía que omiten estados intermedios, apareciendo a menudo como líneas espectrales más débiles a frecuencias más altas. Son cruciales en espectroscopía porque permiten sondear las anarmonicidades en los potenciales moleculares.
Los armónicos se utilizan en el diseño de instrumentos musicales, en espectroscopía para estudiar la estructura molecular y la anarmonicidad, y en tecnología láser donde la duplicación y triplicación de frecuencia generan nuevas longitudes de onda.
En el contexto de los agujeros negros, los 'armónicos' se refieren a las frecuencias adicionales de resonancia después de una fusión; estas fueron detectadas por LIGO y proporcionan una prueba de la relatividad general de Einstein.
