¿Cuál es la diferencia entre frecuencia y longitud de onda?

Ilustración de una onda eléctrica
Las ondas se caracterizan por la longitud de onda, la frecuencia y la velocidad de propagación
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Las ondas son la forma en la que se transmiten muchos fenómenos naturales, como el sonido, la luz o las ondas de radio. Estas ondas se pueden describir a través de varias medidas, entre ellas la frecuencia, la longitud de onda o la energía.

El sonido sería un tipo de onda mecánica, mientras que la luz visible, las onda de radio o la radiación gamma serían ondas electromagnéticas. Aunque los conceptos de frecuencia y longitud de onda se aplican a ambos tipos de onda, en este artículo nos centraremos en las ondas electromagnéticas.

Como veremos a continuación, frecuencia y longitud de onda están inversamente relacionados: a mayor frecuencia, menor longitud de onda, y viceversa. Pero antes de entrar en esta relación, veamos como es una onda electromagnética.

Definición de onda electromagnética

Esquema de una onda electromagnética
Esquema de una onda electromagnética

La radiación electromagnética está compuesta por dos campos perpendiculares, un campo eléctrico y un campo magnético. Cuando la radiación se desplaza, el campo electromagnético va oscilando y describiendo una onda en el espacio.

En otras palabras, una onda electromagnética se define como la forma de desplazamiento de la radiación. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas pueden desplazarse en un espacio vacío, mientras que las ondas mecánicas siempre necesitan un medio material para propagarse.

Definición de frecuencia y longitud de onda

Las oscilaciones de la radiación electromagnética en el espacio, la onda, se caracteriza por subidas y bajadas que forman crestas en los máximos y valles en los mínimos. La distancia entre máximos y mínimos junto a la velocidad de propagación determinan los valores de la frecuencia y de la longitud de onda.

La longitud de onda se define como la distancia entre dos máximos consecutivos, o más precisamente, la distancia que recorre una perturbación de onda en el intervalo de tiempo que transcurre entre dos picos máximos de alguna propiedad física de la onda.

Longitud y otras propiedades de onda
Longitud y otras propiedades de onda

La frecuencia, por su parte, se define como el número de ondas que pasan por un punto durante un período de tiempo, generalmente durante un segundo.

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La frecuencia, por tanto, depende de la longitud de onda y de la velocidad de propagación. A mayor velocidad, mayor número de ondas pasarán por el mismo punto del espacio cada segundo, y viceversa, a menor velocidad de propagación, menor frecuencia.

Animación de la propagación de una onda
Animación de la propagación de una onda

Fórmulas de frecuencia y longitud de onda

Frecuencia y longitud de onda están relacionadas entre sí a través de la velocidad de propagación y esta relación es inversamente proporcional. Si la velocidad se mantiene constante, la frecuencia se calcula como la velocidad de propagación entre la longitud de onda.

frecuencia = velocidad/longitud de onda

La longitud de onda se suele representar con la letra griega lambda (λ) y en el Sistema Internacional de Unidades se mide en metros. La frecuencia se suele representar con la letra v o f y se mide en hercios o ciclos por segundo (Hz).

En la luz y otras ondas electromagnéticas que se propagan a la velocidad de la luz (c), la frecuencia sería igual a la velocidad de la luz (≈ 3×108 m/s) entre la longitud de onda:

Fórmula frecuencia y longitud de onda

v = frecuencia, c = velocidad de luz, λ = longitud de onda

Del mismo modo, si conocemos la frecuencia, la longitud de onda será igual a la velocidad de la luz entre la frecuencia:

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Fórmula frecuencia y longitud de onda

Por ejemplo, una onda de radio de 3 m tendría una frecuencia de 100 mil hercios:

v = 3×108 / 3 m = 100 000 000 Hz = 100 kHz (kilohercios)

Resumen de diferencias

Como hemo visto, la longitud de onda es la distancia entre dos puntos equivalentes de una onda, lo que define 1 onda o 1 oscilación, y la frecuencia es la cantidad de ondas que pasan por un punto durante un período de tiempo.

Dibujo ondas

En esta imagen se representan dos ondas. La superior tiene una longitud de onda mayor que la de abajo.

Si las dos se mueven a la misma velocidad, por ejemplo a la velocidad de la luz, la de arriba sería la de menor frecuencia, pues al tener mayor longitud de onda pasarán menos ciclos por segundo por el mismo punto del espacio.

Esto hace que frecuencia y longitud de onda se relacionen de forma inversamente proporcional a través de la velocidad de propagación.

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