Cos'è la lunghezza d'onda? Definizione, formula ed esempi reali
Lunghezza d'onda (λ) è il periodo spaziale di un'onda—la distanza su cui la forma dell'onda si ripete. È la distanza tra due punti corrispondenti consecutivi (es. picco-picco, cavità-cavità, o passaggio zero-passaggio zero nella stessa direzione).
Formula e unità
- λ = v / f dove v = velocità dell'onda (m/s), f = frequenza (Hz).
- Nel vuoto: v = c ≈ 3×10⁸ m/s → λ (m) = 3×10⁸ / f (Hz).
- Unità: metri (m), nanometri (nm = 10⁻⁹ m), angstrom (Å = 10⁻¹⁰ m), millimetri (mm).
Lunghezza d'onda nello spettro elettromagnetico
| Regione | Intervallo lunghezza d'onda | Intervallo frequenza | Esempio |
|---|---|---|---|
| Radio | 1 mm – 100+ km | 3 kHz – 300 GHz | Radio FM: ~3 m (100 MHz) |
| Microonde | 1 mm – 30 cm | 1 GHz – 300 GHz | Wi-Fi 2.4 GHz: 12,5 cm |
| Infrarossi | 700 nm – 1 mm | 300 GHz – 430 THz | Telecomando TV: 940 nm |
| Luce visibile | 380 – 750 nm | 400 – 790 THz | Rosso ~650 nm, Verde ~530 nm, Blu ~450 nm |
| Ultravioletti | 10 – 380 nm | 790 THz – 30 PHz | UVB: 280–315 nm |
| Raggi X | 0,01 – 10 nm | 30 PHz – 30 EHz | Medico: ~0,1 nm |
| Raggi Gamma | < 0,01 nm | > 30 EHz | Decadimento radioattivo |
Onde sonore (meccaniche)
- Velocità nell'aria (20 °C) ≈ 343 m/s.
- λ = 343 / f. Esempio: 440 Hz (A4) → λ ≈ 0,78 m (78 cm).
- Udito umano: 20 Hz (λ ≈ 17 m) a 20 kHz (λ ≈ 1,7 cm).
Perché la lunghezza d'onda è importante
- Ottica: Limite di diffrazione (~λ/2), design lenti, percezione del colore.
- Progettazione antenne: Lunghezza dipolo ≈ λ/2; risonanza.
- Acustica: Modi della stanza, posizionamento altoparlanti, trappole bassi.
- Imaging medico: Risoluzione ecografia ~λ (1–15 MHz → 0,1–1,5 mm).
- Quantistica: Lunghezza d'onda di de Broglie λ = h/p (dualità onda-particella).
Relazione inversa
λ più corta = Frequenza più alta = Energia più alta (fotoni: E = hc/λ). Ecco perché gli UV bruciano (λ corta, E alta) ma le radio no.
La lunghezza d'onda è il metro fondamentale della fisica delle onde—collega il microscopico (quantistico) al cosmico (radioastronomia).