magnitud

longitud de onda

La distancia entre crestas sucesivas de una onda, que determina su color en la luz visible.
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Descripción

La longitud de onda es el periodo espacial de una onda: la distancia entre dos crestas (o valles) consecutivas medida a lo largo de la dirección de propagación. En la luz visible, la longitud de onda determina el color que percibe el ojo humano: la luz roja tiene una longitud de onda más larga (alrededor de 700 nanómetros), mientras que la violeta tiene una más corta (alrededor de 400 nanómetros). El concepto se aplica a todas las ondas, desde el sonido y las ondas en el agua hasta la radiación electromagnética y las ondas de materia cuántica.

Historia

La naturaleza ondulatoria de la luz y el concepto de longitud de onda se establecieron en el siglo XVII gracias a Christiaan Huygens, y más tarde fueron cuantificados por el experimento de la doble rendija de Thomas Young en 1801, que permitió medir las longitudes de onda de la luz visible.

Cómo funciona

Para una onda que viaja a velocidad constante, la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia: una longitud de onda más corta implica una frecuencia más alta y más oscilaciones por segundo. En las ondas electromagnéticas, la longitud de onda y la frecuencia determinan conjuntamente la energía del fotón: una longitud de onda más corta corresponde a una energía mayor. En mecánica cuántica, la longitud de onda de De Broglie de una partícula es inversamente proporcional a su momento lineal, lo que vincula el comportamiento ondulatorio con la masa y la velocidad.

En la práctica

La longitud de onda es fundamental en espectroscopía, telecomunicaciones (la fibra óptica utiliza longitudes de onda específicas del infrarrojo) e imagen médica (longitudes de onda de rayos X para radiografías).

Dato curioso

La longitud de onda de una señal Wi-Fi típica es de unos 12 centímetros, aproximadamente el ancho de una mano humana.

Concept graph →

Fórmulas

$$\Delta\phi = \frac{2\pi}{\lambda} \Delta n L$$
Phase change due to refractive index variation in medium.
Qué hay en la fórmula
ΔφvariablePhase shift — desplazamiento de fase radian
λvariableWavelength of light — longitud de onda metre
ΔnvariableChange in refractive index — refractive index change
LvariablePath length through medium — longitud metre
$$2d \sin\theta = n\lambda$$
Constructive interference occurs when path difference equals integer wavelengths.
Qué hay en la fórmula
dvariableInterplanar spacing of the crystal lattice — espaciado de red metre
θvariableGlancing angle of incidence (and reflection) relative to the planes — ángulo radian
nvariableOrder of reflection (positive integer) — diffraction order
λvariableWavelength of the incident wave — longitud de onda metre
sinoperadorTrigonometric sine of the angle — sine function
$$\Delta\theta = \mathrm{RM} \cdot \lambda^2$$
Rotation of polarization angle proportional to wavelength squared.
Qué hay en la fórmula
ΔθvariableRotation angle of polarization plane — polarization rotation angle radian
λvariableWavelength of light — longitud de onda metre
RMconstanteRotation measure, proportional to integrated electron density times magnetic field along the line of sight — medida de rotación = varies (e.g., 0.812 rad m^-2 for typical radian per metre squared
$$f_\lambda \propto \lambda^\beta$$
Spectral flux density follows a power law in wavelength.
Qué hay en la fórmula
f_λvariablespectral flux density per unit wavelength — spectral flux density watt per metre cubed
λvariablewavelength — longitud de onda metre
βvariablespectral index — índice espectral
∝operadoris proportional to — proportional to
$$\Delta\lambda = \frac{\lambda}{c} \sqrt{\frac{2k_B T}{m}}$$
Thermal motion broadens spectral lines via the Doppler effect.
Qué hay en la fórmula
\Delta\lambdavariableLine broadening (full width at half maximum) — line width metre
\lambdavariableCentral wavelength of the spectral line — longitud de onda metre
TvariableTemperature of the emitting/absorbing gas — temperatura kelvin
mvariableMass of the emitting/absorbing particle — masa kilogram
cconstanteSpeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
k_BconstanteRelates thermal energy to temperature — constante de Boltzmann = 1.380649e-23 joule per kelvin
\sqrt{}operadorTakes the square root of the argument — raíz cuadrada
$$E(B-V) = \frac{2.5}{k(\lambda_2) - k(\lambda_1)} \log_{10}\left( \frac{(F_{\lambda_1}/F_{\lambda_2})_{\text{obs}}}{(F_{\lambda_1}/F_{\lambda_2})_{\text{int}}} \right)$$
Corrects observed flux ratios for interstellar extinction using reddening curve.
Qué hay en la fórmula
E(B-V)variableColor excess between B and V bands — color excess
k(λ)variableExtinction curve at wavelength λ — extinction curve
F_λvariableFlux at wavelength λ — flujo watt per metre squared
λvariableWavelength — longitud de onda metre
log10operadorBase-10 logarithm — logaritmo en base 10

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