Golven kunnen geluid, licht of zelfs de golffunctie van deeltjes beschrijven, maar elke golf heeft een golfnummer. Dit beschrijft hoe het door de ruimte varieert, en dit hangt in grote mate af van de golflengte van de golf of zijn snelheid en frequentie. Voor natuurkunde- of scheikundestudenten vormt het leren berekenen van een golfgetal een essentieel onderdeel van het beheersen van het onderwerp. Het goede nieuws is dat er een eenvoudige formule is voor het golfgetal, en je hebt alleen basisinformatie over de golf nodig om het te berekenen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Gebruik de vergelijking:
ν = 1 / 𝜆
= f / v
Om het ruimtelijke golfgetal te berekenen (ν), opmerken dat𝜆 betekent golflengte,fbetekent frequentie envbetekent de snelheid van de golf.
Gebruik de vergelijking:
k = 2π / 𝜆
= 2πf / v
Hoekgolfgetal berekenen (k).
Natuurkundigen en scheikundigen gebruiken twee verschillende soorten golfgetal: ofwel het ruimtelijke golfgetal (vaak ruimtelijke frequentie genoemd) of het hoekige golfgetal (soms het circulaire golfgetal genoemd). Het ruimtelijke golfgetal vertelt u het aantal golflengten per afstandseenheid, terwijl het hoekige golfgetal u het aantal radialen (een hoekmaat) per afstandseenheid vertelt. Over het algemeen wordt het hoekige golfgetal gebruikt in de natuurkunde en geofysica, terwijl het ruimtelijke golfgetal wordt gebruikt in de chemie. In wezen zijn de vergelijkingen hetzelfde, behalve dat het hoekgolfgetal 2π als teller gebruikt, omdat dit het aantal radialen in een hele cirkel is (gelijk aan 360 °).
Zoek de golflengte van de golf voordat u het hoekige of ruimtelijke golfgetal berekent. Beide grootheden zijn alleen afhankelijk van de golflengte, aangegeven door het symboolλ, en je kunt dit zelfs direct aflezen van een visuele weergave van de golf als de afstand tussen opeenvolgende "pieken" of "dalen" van de golf.
Als je de golflengte niet hebt, kun je de relatie gebruiken:
\lambda = \frac{v}{f}
Waarvstaat voor de snelheid van de golf enfstaat voor zijn frequentie. Dit betekent dat je het golfgetal kunt berekenen met een frequentie en een snelheid, waarbij je opmerkt dat voor lichtgolven de snelheid altijd isv = c = 2.998 × 108 meter per seconde.
Gebruik de volgende relatie om het ruimtelijke golfgetal te berekenen (hier weergegeven doornee, hoewel soms andere symbolen worden gebruikt):
n=\frac{1}{\lambda}=\frac{f}{v}
Waar de eerste definitie simpelweg het omgekeerde van de golflengte weergeeft, en de tweede dit uitdrukt als de frequentie gedeeld door de snelheid van de golf. Golfnummers hebben lengte-eenheden−1, bijvoorbeeld voor meters (m), zou dit m. zijn−1.
Voor het hoekgolfgetal (aangeduid metk), de formule is:
k=\frac{2\pi}{\lambda}=\frac{2\pi f}{v}
Waar weer de eerste golflengte gebruikt en de tweede dit vertaalt in een frequentie en een snelheid.
Bereken het golfgetal met behulp van de juiste vergelijking. Voor een lichtgolf met een golflengte van 700 nanometer of 700 × 10−9 m, wat staat voor rood licht, de berekening van het hoekgolfgetal is:
k=\frac{2\pi}{\lambda}=\frac{2\pi}{700\times 10^{-9}}=8.98\times 10^6\text{ m}^{-1}
Voor een geluidsgolf, met een frequentie van 200 Hz en een snelheid van 343 meter per seconde (m s−1), geeft de berekening van het ruimtelijke golfgetal:
n=\frac{f}{v}=\frac{200}{343}=0.583\text{ m}^{-1}