La longitud de onda es la distancia entre puntos idénticos o crestas adyacentes en los ciclos adyacentes de una señal de forma de onda propagada en el espacio o a lo largo de un cable.
En los sistemas inalámbricos, la longitud de onda suele especificarse en metros (m), centímetros (cm) o milímetros (mm). En el caso de la radiación infrarroja (IR), la luz visible, la ultravioleta (UV) y la radiación gamma (γ), la longitud de onda se especifica con mayor frecuencia en nanómetros (nm) o angstroms (Å). Los nanómetros son unidades de 10-9 m, y los angstroms son unidades de 10-10 m.
La longitud de onda está inversamente relacionada con la frecuencia, que se refiere al número de ciclos de onda por segundo. Cuanto mayor sea la frecuencia de la señal, más corta será la longitud de onda.
Una onda sonora es el patrón de perturbación causado por el movimiento de energía que viaja a través de un medio, como el aire, el agua o cualquier otro líquido o materia sólida, a medida que se propaga alejándose de la fuente del sonido. Una onda de agua es un ejemplo de onda que implica una combinación de movimientos longitudinales y transversales. Las vibraciones entre un campo eléctrico y un campo magnético crean una onda electromagnética.
Cómo medir la longitud de onda
Los instrumentos como los espectrómetros ópticos o los analizadores de espectro óptico pueden detectar longitudes de onda en el espectro electromagnético.
Las longitudes de onda normalmente se miden en las siguientes unidades:
- Kilómetros (km).
- Metros.
- Milímetros.
- Micrómetros (μm).
- Nanómetros.
- Picómetros (pm).
- Femtómetros (fm).
Esta última unidad se utiliza para medir longitudes de onda más cortas en el espectro electromagnético, como la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Por el contrario, las ondas de radio tienen longitudes de onda mucho más largas, que van desde 1 mm hasta 100 km, según la frecuencia.
La distancia entre repeticiones de las ondas indica dónde se encuentra la longitud de onda en el espectro de radiación electromagnética, que incluye las ondas de radio en el rango de audio y las ondas en el rango de luz visible.
Fórmula de longitud de onda
Divida la velocidad de una onda por su frecuencia para calcular la longitud de onda. Esto suele expresarse mediante la ecuación que se ve aquí.
La letra griega lambda λ representa la longitud de onda, expresada en metros. La v es la velocidad de la onda, calculada en metros por segundo (m/s). Y la f representa la frecuencia, que se mide en hercios (Hz).
Por ejemplo, si f es la frecuencia de la señal medida en megahercios (MHz), y λ es la longitud de onda medida en metros, entonces:
λ = 300/f
y, a la inversa:
f = 300/λ
Multiplexación por división de onda
En la década de 1990, la capacidad de los cables de fibra óptica para transportar datos aumentó significativamente con el desarrollo de la multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Los Laboratorios Bell de AT&T introdujeron esta técnica, que estableció una forma de dividir un haz de luz en diferentes longitudes de onda que podían viajar a través de la fibra de forma independiente una de otra. Estas redes ópticas también se denominan redes fotónicas porque utilizan luz para transmitir datos.
La tecnología WDM, junto con la tecnología DWDM (WDM densa) y otros métodos, permite que una sola fibra óptica transmita múltiples señales al mismo tiempo. Como resultado, las redes ópticas existentes obtienen mayor capacidad.
Las tres longitudes de onda más comunes en la fibra óptica son 850 nm, 1300 nm y 1550 nm.
Tipos de formas de onda
La forma de onda describe la forma de una señal de onda. Onda se utiliza normalmente para describir una señal acústica o una señal electromagnética cíclica porque cada una de ellas es similar a las ondas en una masa de agua.
Existen cuatro tipos básicos de formas de onda:
- Onda sinusoidal. El voltaje aumenta y disminuye en una curva constante. Las ondas sonoras, las ondas de luz y las ondas de agua tienen ondas sinusoidales. Además, el voltaje de corriente alterna que se proporciona en la red eléctrica pública tiene forma de onda sinusoidal.
- Onda cuadrada. La onda cuadrada representa una señal en la que el voltaje simplemente se activa, permanece activado durante un tiempo, se desactiva, permanece desactivado durante un tiempo y se repite. Se denomina onda cuadrada porque el gráfico de una onda cuadrada muestra giros pronunciados en ángulo recto. Muchos circuitos electrónicos tienen ondas cuadradas.
- Onda triangular. El voltaje aumenta en línea recta hasta alcanzar un valor máximo y luego disminuye en línea recta. Si el voltaje llega a cero y comienza a aumentar nuevamente, la onda triangular es una forma de corriente continua (CC). Sin embargo, si el voltaje cruza cero y se vuelve negativo antes de comenzar a aumentar nuevamente, la onda triangular es una forma de corriente alterna (CA).
- Onda de diente de sierra. La onda de diente de sierra es un híbrido entre una onda triangular y una onda cuadrada. En la mayoría de las ondas de diente de sierra, el voltaje aumenta en línea recta hasta que alcanza su voltaje máximo y luego el voltaje cae instantáneamente, o casi instantáneamente, a cero y se repite de inmediato.
Relación entre frecuencia y longitud de onda
La longitud de onda y la frecuencia de la luz están estrechamente relacionadas. Cuanto mayor sea la frecuencia, más corta será la longitud de onda. Cuanto menor sea la frecuencia, más larga será la longitud de onda. La energía de una onda es directamente proporcional a su frecuencia, pero inversamente proporcional a su longitud de onda. Esto significa que cuanto mayor sea la energía, mayor será la frecuencia y más corta la longitud de onda. Dada la relación entre la longitud de onda y la frecuencia, las longitudes de onda cortas son más energéticas que las longitudes de onda largas.
Las ondas electromagnéticas viajan siempre a la misma velocidad: 299 792 kilómetros por segundo (km/s). En el espectro electromagnético existen numerosos tipos de ondas con distintas frecuencias y longitudes de onda. Sin embargo, todas ellas están relacionadas por una ecuación: la frecuencia de cualquier onda electromagnética multiplicada por su longitud de onda es igual a la velocidad de la luz.
Longitudes de onda en redes inalámbricas
Aunque las frecuencias son las que se analizan más comúnmente en las redes inalámbricas, las longitudes de onda también son un factor importante en las redes Wi-Fi. Wi-Fi opera en seis frecuencias, todas en el rango de los gigahercios: 2.4 GHz, 3.6 GHz, 4.9 GHz, 5 GHz, 5.9 GHz y 6 GHz. Las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, y las señales con longitudes de onda más cortas tienen más problemas para atravesar obstáculos como paredes y pisos.
Como resultado, los puntos de acceso inalámbricos que operan en frecuencias más altas (con longitudes de onda más cortas) a menudo consumen más energía para transmitir datos a velocidades y distancias similares a las que alcanzan los dispositivos que operan en frecuencias más bajas (con longitudes de onda más largas).