5a.Propiedades_de_las_ondas

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
PROPIEDADES DE LAS ONDAS:
Una onda se define como una alteración vibrátil mediante la
cual se transmite la energía.
la velocidad de la luz. Para las ondas de sonido que se
desplazan por el aire, v es aproximadamente 343 m/s.
Por ejemplo, la luz roja, de frecuencia aproximada 440 THz,
tiene ondas de unos 682 nm de longitud:
Al tratarse de una onda electromagnética, la velocidad
aplicable es la velocidad de la luz.
También podemos decir que la velocidad v de la onda es igual
a la longitud de onda λ (lambda) por la frecuencia f.
Las características de las ondas son la longitud de onda y la
amplitud.
 La longitud de una onda:
Es la distancia entre dos crestas consecutivas, en otras
palabras describe lo larga que es la onda. Las ondas de agua
en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación
electromagnética tienen longitudes de onda. La letra
griega λ (lambda) se utiliza para representar la longitud de
onda en ecuaciones.
La longitud de onda de las ondas de sonido, en el intervalo
que los seres humanos pueden escuchar, oscila entre menos
de 2 cm (una pulgada) y aproximadamente 17 metros (56
pies). Las ondas de radiación electromagnética que forman la
luz
visible
tienen
longitudes
de
onda
entre
400 nanómetros (luz violeta) y 700 nanómetros (luz roja).
En el Sistema Internacional, la unidad de medida de la longitud
de onda es el metro(m), como la de cualquier otra distancia.
Dados los órdenes de magnitud de las longitudes de ondas
más comunes, por comodidad se suele recurrir a submúltiplos
como
el milímetro (mm),
el micrómetro (μm)
y
el nanómetro (nm).
La longitud de onda λ es inversamente proporcional a
la frecuencia f. Una longitud de onda larga corresponde a una
frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta
corresponde a una frecuencia alta.
Donde λ es la longitud de onda, v es la velocidad de la onda,
y f es la frecuencia. Para la luz y otras ondas electromagnéticas
que viajan en el vacío, la velocidad v vale 299.792.458 m/s y es
15/11/2015
Ing. Químico-Cristian CONTRERAS
𝑢 =𝜆∗𝑣
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎
=
∗
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑜𝑛𝑑𝑎
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
 Frecuencia:
Es una medida para indicar el número de repeticiones
cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad
tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento,
contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo
cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones
dividen por el tiempo transcurrido.
de
de
se
en
se
Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en Hertzs
(1Hz=1ciclo/s), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es
aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo, 2 Hz
son dos sucesos (períodos) por segundo, 3 Hz son tres sucesos
(períodos) por segundo, con esto demostramos teóricamente
que casi siempre hay una relación en el número de Hertz con
las ocurrencias. Esta unidad se llamó originariamente como
ciclo por segundo (cps) y aún se sigue utilizando. Otras
unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por
minuto (rpm).
Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el
tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la
frecuencia (f) recíproca de esta manera:
Donde T es el periodo de la señal.
[email protected]
1/2
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto
de longitud de onda, a mayor frecuencia menor longitud de
onda y viceversa.
En el caso especial de ondas electromagnéticas en el vacío, se
tiene que v = c, siendo c la velocidad de la luz en el vacío
(299.792.458 m/s) , y por tanto se tiene:
 Energía y las ondas electromagnéticas
Dependiendo del fenómeno estudiado, la radiación
electromagnética se puede considerar no como una serie de
ondas sino como un chorro o flujo de partículas, llamadas
fotones. Estas ondas viajan a 3.00e8m/s en el vacío. Esta
dualidad onda-corpúsculo hace que cada fotón tenga una
energía directamente proporcional a la frecuencia de la onda
asociada, dada por la relación de Planck:

Calcule la energía (joules):
a. Un foton con una longitud de onda de 5.00e4nm
( región infrarroja)
b. Un fotón que tiene una longitud de onda de
5.00e-2 nm (región rayos X)

Calcule la longitud de onda en nm de un foton que
tiene una energía de 5.87e-20 J.
1.1 BIBLIOGRAFÍA
 BRICEÑO Carlos Omar, Rodríguez Lilia,
“Química”,
Editorial
Fondo
educativo
panamericano, Segunda edición, 1999.
 CHANG, Raymond. Química McGraw Hill, Cuarta
Edición. México, 1995.
 PETRUCCI, R. y HARWOOD, William, Química
General y aplicaciones modernas, 7 Ed., Prentice
Hall, México, 1.999.
𝐸 =ℎ∗𝜈
Donde E es la energía del fotón, h es la constante de
Planck y ν es la frecuencia de la onda. Valor de la constante de
Planck:
Así mismo, considerando la radiación electromagnética como
onda, la longitud de onda (λ) y la frecuencia de
oscilación ν están relacionadas por una constante, la velocidad
de la luz en el medio (c en el vacío):
A mayor longitud de onda menor frecuencia entonces menor
energía según la relación de Plank.
En donde: E  hv  h
C

h= constante de Planck =6.62x10-27
C=velocidad de la luz
λ=longitud de onda
v= frecuencia
Ejercicio:
 Calcular la velocidad de una onda cuya longitud de
onda y frecuencia son 17.4cm y 87.4Hz
respectivamente.

Calcule la frecuencia (en Hz) de una onda cuya
velocidad y longitud de onda son 713m/s y 1.14m.
15/11/2015
Ing. Químico-Cristian CONTRERAS
[email protected]
2/2