¿Por qué una onda EM contiene varias longitudes de onda?

Las personas que juegan con la radio y la electrónica tienden a concentrarse en ondas sinusoidales de una sola frecuencia, lo que hace que las matemáticas y, por lo tanto, la teoría sean mucho más simples. Y la frecuencia se relaciona con la longitud de onda, por lo que frecuencia simple significa longitud de onda única.

Sin embargo, ¡la realidad no es tan simple! Discutiré primero las ondas EM producidas artificialmente.

  • Una onda no sinusoidal es equivalente a una colección de sinusoides de frecuencia ‘armónicamente relacionada’. Por ejemplo, una ‘onda cuadrada’ de x Hz (fundamental) y unidad de amplitud tiene armónicos a 3x Hz a 1/3 de amplitud. 5x Hz a 1/5 de amplitud y así sucesivamente.
  • Una onda sinusoidal ‘modulada’ con una frecuencia más baja produce ‘bandas laterales’. Si la ‘portadora’ de frecuencia más alta está en xHz y la modulación está en y Hz, las bandas laterales estarán en frecuencias de x + -y, x + -2y, x + -3y….
  • Por supuesto, si la modulación es no sinusoide, entonces cada armónico de la modulación contribuirá a las bandas laterales.

¡Para las ondas EM producidas naturalmente, las cosas son iguales pero más! Lo fundamental puede ser una frecuencia muy baja, pero la forma de onda puede tener armónicos fuertes a frecuencias casi infinitas. Lo mismo es cierto para cualquier modulación. Los armónicos de los fundamentales tienen bandas laterales en la frecuencia de modulación y armónicos … que se superpondrá de maneras interesantes …

Cada frecuencia producirá un componente de radiación a alguna longitud de onda.

Para responder a la pregunta, una onda EM de una sola frecuencia es una ‘portadora estable’ y no transporta ninguna información (que necesita modulación). Es casi seguramente artificial y aburrida en su monotonía. Cualquier información de transporte de ondas EM tendrá componentes en diferentes longitudes de onda, al igual que casi cualquier onda producida naturalmente.

El por qué se debe a la fuente. Si la fuente se irradia en muchas longitudes de onda, entonces la radiación (también conocida como onda EM) contiene una combinación de longitudes de onda.

El debate sobre si un haz de luz es una onda suave o está hecho de unidades discretas de energía se resolvió con el experimento fotoeléctrico, la onda EM está hecha o compuesta de partículas donde cada una tiene una propiedad similar a la onda (también conocida como función de onda).

Un prisma rompe la luz del sol en haces de diferentes colores porque lo que vemos como luz blanca está hecho de muchas longitudes de onda. Por lo tanto, la luz solar o cualquier onda EM (o haz) PUEDE ser una combinación de diferentes longitudes de onda, pero cada fotón individual tiene solo una longitud de onda.

Esperemos que este video pueda dar una idea de la dualidad de onda de partículas. Solo recuerde que esta ilustración no representa completamente la mecánica de las partículas.

Como otros han dicho, se debe a la fuente. Sin embargo, primero es importante entender qué es la luz o la radiación. En términos de Física MC, la luz y toda la radiación es causada por partículas de fotones reales, cada una con 2 cargas mono que son subestructura giratoria / giratoria en un plano de polarización (es decir, un eje en la dirección del recorrido del fotón) mientras que el fotón completo viaja en c .

Una rotación de esas cargas es un ciclo de frecuencia. La distancia que recorre el fotón en ese ciclo es su longitud de onda. La frecuencia y la longitud de onda del fotón son causadas por la fuerza de carga electrostática impartida sobre los constituyentes del fotón en el momento de la emisión desde un átomo fuente. Es esa fuerza impartida la que le da a los fotones su energía cinética lineal y rotacional. En la mayoría de las fuentes naturales, esa fuerza impartida varía enormemente. En muchas aplicaciones de fotones hechas por el hombre (ondas de radio, etc.) esa fuerza está fuertemente controlada.

El único tipo de onda que contiene una sola longitud de onda es la “onda plana” ideal, que está en todas partes, ha estado pasando para siempre y continuará para siempre. Las ondas reales vienen en “paquetes” que pueden contener muchas longitudes de onda.

La fuente detecta lo que hay en la ola.

Una estación de radio envía una longitud de onda para la onda portadora. Cuando se agrega el sonido, hay varios.

El sol envía un rango de longitudes de onda de aproximadamente 400 a más de 800 angstroms.

Por la misma razón que el sonido y la música contienen varios tonos, y que las ondas de agua contienen ondas de todos los tamaños. Lo que sería extraño sería tener un solo tamaño de longitud.