¿Qué es la longitud de onda? Definición, fórmula y ejemplos del mundo real
Longitud de onda (λ) es el período espacial de una onda—la distancia sobre la cual la forma de la onda se repite. Es la distancia entre dos puntos correspondientes consecutivos (ej., cresta a cresta, seno a seno, o cruce por cero a cruce por cero en la misma dirección).
Fórmula y unidades
- λ = v / f donde v = velocidad de la onda (m/s), f = frecuencia (Hz).
- En el vacío: v = c ≈ 3×10⁸ m/s → λ (m) = 3×10⁸ / f (Hz).
- Unidades: metros (m), nanómetros (nm = 10⁻⁹ m), angstroms (Å = 10⁻¹⁰ m), milímetros (mm).
Longitud de onda a lo largo del espectro electromagnético
| Región | Rango de longitud de onda | Rango de frecuencia | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Radio | 1 mm – 100+ km | 3 kHz – 300 GHz | Radio FM: ~3 m (100 MHz) |
| Microondas | 1 mm – 30 cm | 1 GHz – 300 GHz | Wi-Fi 2.4 GHz: 12.5 cm |
| Infrarrojo | 700 nm – 1 mm | 300 GHz – 430 THz | Control remoto de TV: 940 nm |
| Luz visible | 380 – 750 nm | 400 – 790 THz | Rojo ~650 nm, Verde ~530 nm, Azul ~450 nm |
| Ultravioleta | 10 – 380 nm | 790 THz – 30 PHz | UVB: 280–315 nm |
| Rayos X | 0.01 – 10 nm | 30 PHz – 30 EHz | Médico: ~0.1 nm |
| Gamma | < 0.01 nm | > 30 EHz | Descomposición radiactiva |
Ondas de sonido (Mecánicas)
- Velocidad en el aire (20 °C) ≈ 343 m/s.
- λ = 343 / f. Ejemplo: 440 Hz (A4) → λ ≈ 0.78 m (78 cm).
- Audición humana: 20 Hz (λ ≈ 17 m) a 20 kHz (λ ≈ 1.7 cm).
Por qué importa la longitud de onda
- Óptica: Límite de difracción (~λ/2), diseño de lentes, percepción del color.
- Diseño de antenas: Longitud de dipolo ≈ λ/2; resonancia.
- Acústica: Modos de habitación, colocación de altavoces, atrapamiento de graves.
- Imagenología médica: Resolución de ultrasonido ~λ (1–15 MHz → 0.1–1.5 mm).
- Cuántica: Longitud de onda de Broglie λ = h/p (dualidad onda-partícula).
Relación inversa
λ más corta = Mayor frecuencia = Mayor energía (fotones: E = hc/λ). Por eso el UV quema (λ corta, alta E) pero la radio no.
La longitud de onda es la vara fundamental de la física de ondas—conectando lo microscópico (cuántico) con lo cósmico (astronomía de radio).
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