طول موج و بسامد Wavelength and frequency

دو کمیتی که هر موج را می‌شناسانند، طول موج و بسامد هستند. اولی می‌گوید موج در فضا چقدر کشیده است و دومی می‌گوید در هر ثانیه چند بار نوسان می‌کند. این دو دو روی یک سکه‌اند و همیشه با هم می‌آیند.

طول موج و بسامد چیست؟

طول موج (λ) فاصلهٔ میان دو نقطهٔ مشابه موج است، مثلاً دو قلهٔ پشت‌سرهم، و با متر یا نانومتر سنجیده می‌شود. بسامد (فرکانس، f) تعداد دوره‌ها در هر ثانیه است و یکای آن هرتز (Hz) است؛ یک هرتز یعنی یک نوسان در ثانیه. دورهٔ تناوب (T) عکس بسامد است: T = 1/f.

رابطهٔ میان آن‌ها

سرعت انتشار موج (v) از حاصل‌ضرب این دو به‌دست می‌آید:

برای نور در خلأ، سرعت همان سرعت نور (حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه) است. پس هرچه بسامد بالاتر برود، طول موج کوتاه‌تر می‌شود. مثلاً یک ایستگاه رادیویی با بسامد ۱۰۰ مگاهرتز طول موجی حدود ۳ متر دارد و نور سبز با طول موج حدود ۵۵۰ نانومتر بسامدی در حدود ۵٫۵ × ۱۰¹⁴ هرتز دارد.

چرا مهم‌اند؟

رفتار موج به طول موج وابسته است: رنگ نور مرئی از طول موج آن می‌آید (بنفش کوتاه‌تر و سرخ بلندتر). انرژی هر فوتون با بسامد متناسب است، پس پرتو ایکس و فرابنفش پرانرژی‌اند و امواج رادیویی کم‌انرژی. هر بخش طیف الکترومغناطیسی بر پایهٔ همین دو کمیت نام‌گذاری شده است.

در صوت چطور؟

صوت هم همین رابطه را دارد، اما سرعتش بسیار کمتر است (سرعت صوت در هوا حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه). صدای ۴۴۰ هرتز، یعنی نت «لا» استاندارد، در هوا طول موجی نزدیک ۷۸ سانتی‌متر دارد. پایین یا بالا بودن صدا همان بسامد است.

پرسش‌های رایج

### رابطهٔ طول موج و بسامد چیست؟
سرعت موج برابر حاصل‌ضرب بسامد در طول موج است: v = fλ. پس اگر سرعت ثابت باشد، با بالا رفتن بسامد طول موج کم می‌شود.

### بسامد با چه یکایی سنجیده می‌شود؟
بسامد با هرتز (Hz) سنجیده می‌شود؛ هر هرتز یک نوسان کامل در ثانیه است. کیلوهرتز، مگاهرتز و گیگاهرتز به‌ترتیب هزار، میلیون و میلیارد هرتز هستند.

### طول موج نور مرئی چقدر است؟
نور مرئی تقریباً از ۴۰۰ نانومتر (بنفش) تا ۷۰۰ نانومتر (سرخ) است.

### چرا موج رادیویی طول موج بلندی دارد؟
چون بسامد آن پایین است و طبق v = fλ، برای سرعت ثابت نور، بسامد پایین یعنی طول موج بلند. امواج رادیویی از چند سانتی‌متر تا ده‌ها کیلومتر طول موج دارند.