Hvordan bestemmer du frekvens og energi i en bølge?

Nøglekoncepter:

* frekvens (f): Antallet af bølgecyklusser, der passerer et fast punkt på et sekund. Målt i Hertz (Hz).

* bølgelængde (λ): Afstanden mellem to på hinanden følgende kamre eller trug af en bølge. Målt i meter (M).

* bølgehastighed (v): Den hastighed, hvormed bølgen forplantes gennem et medium. Målt i meter pr. Sekund (m/s).

* Energi (e): Mængden af ​​energi, der bæres af en bølge. Målt i joules (j).

* Plancks konstant (h): En grundlæggende konstant i fysik, ca. 6,63 x 10^-34 j · s.

Forholdet mellem frekvens, bølgelængde og hastighed:

Det grundlæggende forhold er:

* v =fλ

Dette betyder:

* frekvens er omvendt proportional med bølgelængde: Hvis frekvensen øges, falder bølgelængden, og vice versa under forudsætning af, at bølgehastigheden forbliver konstant.

* bølgehastighed er konstant for et givet medium: Hastigheden af ​​en bølge afhænger af det medium, den bevæger sig igennem. For eksempel rejser lyd hurtigere i faste stoffer end i gasser.

Bestemmelse af frekvens:

1. Direkte måling: Hvis du kan observere bølgen direkte, kan du tælle antallet af cykler, der passerer et fast punkt på et sekund. Dette giver dig frekvensen i Hertz (Hz).

2. Brug af bølgelængde og bølgehastighed: Hvis du kender bølgelængden (λ) og bølgehastigheden (V), kan du beregne frekvensen (F) ved hjælp af ligningen:

f =v / λ

Bestemmelse af energi:

1. for elektromagnetiske bølger (lys):

* Energien fra en foton (en pakke lysenergi) er direkte proportional med dens frekvens.

* e =hf

* Hvor:

* E er energien fra fotonen (j)

* H er Plancks konstant (6,63 x 10^-34 j · s)

* f er frekvensen af ​​lyset (Hz)

2. for andre bølger (lyd, vandbølger):

* Mens lyd- og vandbølger også bærer energi, er deres energi ikke direkte relateret til deres frekvens på samme måde som elektromagnetiske bølger. Disse bølgeres energi afhænger af faktorer som bølgeamplitude (højde) og mediets densitet.

Eksempler:

* lys: En lysbølge med en frekvens på 5 x 10^14 Hz har en energi på:

* E =(6,63 x 10^-34 j · s) * (5 x 10^14 Hz) =3,315 x 10^-19 j

* lyd: En lydbølge med en frekvens på 440 Hz er en midterste en note. Imidlertid afhænger dens energi af bølgenes amplitude (hvor højt den er).

Nøglepunkter:

* Forholdet mellem frekvens og energi er grundlæggende i fysik, især i studiet af elektromagnetisk stråling.

* Jo højere hyppigheden af ​​en elektromagnetisk bølge, jo mere energi bærer den.

* Energien fra andre typer bølger er ofte mere kompleks og er muligvis ikke direkte proportional med frekvensen.