Hertz -Hertz

hertz
FrequencyAnimation.gif
Shora dolů: Světla blikají při frekvencích f =0,5 Hz ,1,0 Hz a2,0 Hz ; to znamená při 0,5, 1,0 a 2,0 záblescích za sekundu. Doba mezi jednotlivými záblesky – perioda  T  – je dána 1f ( převrácená hodnota f )  ; tj. 2, 1 a 0,5 sekundy.
Obecná informace
Jednotkový systém SI
Jednotka frekvence
Symbol Hz
Pojmenoval podle Heinrich Hertz
V základních jednotkách SI s −1

Hertz (symbol: Hz ) je jednotka frekvence v mezinárodní soustavě jednotek (SI ) , ekvivalentní jedné události (nebo cyklu ) za sekundu . Hertz je jednotka odvozená ze Sie , jejíž výraz v podmínkách základních jednotek Sie je s −1 , což znamená, že jeden hertz je převrácená hodnota jedné sekundy. Je pojmenována po Heinrichu Rudolfu Hertzovi (1857–1894), prvním člověku, který poskytl nezvratný důkaz o existenci elektromagnetických vln . Hertz se běžně vyjadřují v násobcích : kilohertz (kHz), megahertz (MHz), gigahertz (GHz), terahertz (THz).

Některá z nejběžnějších použití jednotky jsou v popisu periodických průběhů a hudebních tónů , zejména těch, které se používají v rádiových a audio aplikacích. Používá se také k popisu rychlosti hodin , kterými jsou poháněny počítače a další elektronika. Jednotky jsou někdy také používány jako reprezentace energie fotonu , přes Planck vztah E  =  , kde E je energie fotonu, ν je jeho frekvence, a h je Planckova konstanta .

Definice

Hertz je ekvivalentní jednomu cyklu za sekundu . Mezinárodní výbor pro váhy a míry definoval druhý jako „dobu trvání9 192 631 770 period záření odpovídající přechodu mezi dvěma hyperjemnými hladinami základního stavu atomu cesia -133 “ a dále dodává: „Z toho plyne, že hyperjemné štěpení v základním stavu atomu cesia 133 je přesně9 192 631 770  hertzů , ν hfs Cs =9 192 631 770  Hz ." Rozměr jednotky hertz je 1/čas (T −1 ). Vyjádřeno v základních jednotkách SI, jednotka je převrácená sekunda (1/s).

V angličtině se „hertz“ používá také jako množné číslo. Jako jednotka SI může být předpona Hz ; běžně používané násobky jsou kHz (kilohertz,10 3  Hz ), MHz (megahertz,10 6  Hz ), GHz (gigahertz,10 9  Hz ) a THz (terahertz,10 12  Hz ). Jeden hertz jednoduše znamená „jedna událost za sekundu“ (kde počítaná událost může být úplný cyklus);100 Hz znamená „sto událostí za sekundu“ a tak dále. Jednotka může být aplikována na jakoukoli periodickou událost – například by se dalo říci, že hodiny tikají1 Hz , nebo by se dalo říci, že bije lidské srdce1,2 Hz .

Míra výskytu aperiodických nebo stochastických událostí je vyjádřena v reciproké sekundě nebo inverzní sekundě (1/s nebo s −1 ) obecně nebo v konkrétním případě radioaktivity v becquerelech . Zatímco1 Hz je jeden cyklus (nebo periodická událost) za sekundu,1 Bq je v průměru jedna radionuklidová událost za sekundu.

Přestože frekvence, úhlová rychlost , úhlová frekvence a radioaktivita mají všechny rozměr T −1 , z nich je pouze frekvence vyjádřena pomocí jednotky hertz. Říká se, že disk rotující rychlostí 60 otáček za minutu (ot/min) má úhlovou rychlost 2 π  rad/s a frekvenci otáčení1 Hz . Korespondence mezi frekvencí f s jednotkou hertz a úhlovou rychlostí ω s jednotkou radiány za sekundu je

a

Hertz je pojmenován po Heinrichu Hertzovi . Jako u každé jednotky SI pojmenované pro osobu, její symbol začíná velkým písmenem (Hz), ale když je napsán celý, řídí se pravidly pro psaní velkých písmen běžného podstatného jména ; tj. " hertz " se stává velkým na začátku věty a v názvech, ale jinak je psáno malými písmeny.

Dějiny

Hertz je pojmenován po německém fyzikovi Heinrichu Hertzovi (1857–1894), který významně přispěl ke studiu elektromagnetismu . Název byl založen Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC) v roce 1935. Byl přijat Generální konferencí pro váhy a míry (CGPM) ( Conférence générale des poids et mesures ) v roce 1960, čímž nahradila předchozí název jednotky, „cykly za sekundu" (cps), spolu s jeho souvisejícími násobky, primárně "kilocykly za sekundu" (kc/s) a "megacykly za sekundu" (Mc/s) a příležitostně "kilomegacykly za sekundu" (kMc/s). Termín „cykly za sekundu“ byl do 70. let z velké části nahrazen termínem „hertz“.

V některých případech bylo „za sekundu“ vynecháno, takže „megacykly“ (Mc) byly použity jako zkratka „megacyklů za sekundu“ (tj. megahertz (MHz)).

Aplikace

Sinusová vlna s různou frekvencí
Srdeční tep je příkladem nesinusového periodického jevu, který lze analyzovat z hlediska frekvence. Jsou znázorněny dva cykly.

Zvuk a vibrace

Zvuk je pohybující se podélná vlna , která je oscilací tlaku . Lidé vnímají frekvenci zvuku jako jeho výšku . Každá nota odpovídá určité frekvenci. Ucho dítěte je schopno vnímat frekvence v rozmezí od20 Hz20 000  Hz ; průměrný dospělý člověk může slyšet zvuky mezi nimi20 Hz a16 000  Hz . Rozsah ultrazvuku , infrazvuku a dalších fyzikálních vibrací, jako jsou molekulární a atomové vibrace , sahá od několika femtohertzů do terahertzového rozsahu a dále.

Elektromagnetická radiace

Elektromagnetické záření se často popisuje svou frekvencí – počtem oscilací kolmých elektrických a magnetických polí za sekundu – vyjádřenou v hertzech.

Radiofrekvenční záření se obvykle měří v kilohertzech (kHz), megahertzech (MHz) nebo gigahertzech (GHz). Světlo je elektromagnetické záření, které má ještě vyšší frekvenci a má frekvence v rozsahu desítek ( infračervené ) až tisíců ( ultrafialové ) terahertzů. Elektromagnetické záření s frekvencemi v rozsahu nízkých terahertzů (mezi těmi z nejvyšších běžně použitelných rádiových frekvencí a dlouhovlnným infračerveným světlem) se často nazývá terahertzové záření . Existují ještě vyšší frekvence, jako například gama paprsky , které lze měřit v exahertzech (EHz). (Z historických důvodů jsou frekvence světla a vysokofrekvenčního elektromagnetického záření běžněji specifikovány z hlediska jejich vlnových délek nebo fotonových energií : pro podrobnější zpracování tohoto a výše uvedených frekvenčních rozsahů viz Elektromagnetické spektrum .)

Počítače

V počítačích je většina centrálních procesorových jednotek (CPU) označena podle jejich hodinové frekvence vyjádřené v megahertzích ( MHz ) nebo gigahertzích ( GHz ). Tato specifikace se týká frekvence hlavního hodinového signálu CPU . Tento signál je nominálně obdélníková vlna , což je elektrické napětí, které v pravidelných intervalech přepíná mezi nízkou a vysokou logickou úrovní. Vzhledem k tomu, že se hertz stal primární měrnou jednotkou přijímanou obecným obyvatelstvem k určení výkonu CPU, mnoho odborníků tento přístup kritizovalo, o kterém tvrdí, že je snadno manipulovatelným měřítkem . Některé procesory používají více hodinových cyklů k provedení jedné operace, zatímco jiné mohou provádět více operací v jednom cyklu. U osobních počítačů se taktovací frekvence procesoru pohybovaly od přibližně1 MHz na konci 70. let ( počítače Atari , Commodore , Apple ) až6 GHz v mikroprocesorech IBM Power .

Různé počítačové sběrnice , jako je přední sběrnice spojující CPU a northbridge , také pracují na různých frekvencích v rozsahu megahertzů.

SI násobky

SI násobky hertzů (Hz)
Dílčí násobky Násobky
Hodnota symbol SI název Hodnota symbol SI název
10 −1  Hz dHz decihertz 10 1  Hz daHz dekahertz
10 −2  Hz cHz centihertz 102  Hz _ hHz hektohertz
10 −3  Hz mHz milihertz 10 3  Hz kHz kilohertz
10 -6  Hz µHz mikrohertz 10 6  Hz MHz megahertz
10 −9  Hz nHz nanohertz 10 9  Hz GHz gigahertz
10 −12  Hz pHz pikohertz 10 12  Hz THz terahertz
10 −15  Hz fHz femtohertz 10 15  Hz PHz petahertz
10 −18  Hz aHz attohertz 10 18  Hz EHz exahertz
10 −21  Hz zHz zeptohertz 10 21  Hz ZHz zettahertz
10 −24  Hz yHz yoctohertz 10 24  Hz YHz yottahertz
10 -27  Hz rHz rontohertz 10 27  Hz RHz ronnahertz
10 −30  Hz qHz quektohertz 10 30  Hz QHz quettahertz
Běžné jednotky s předponou jsou vyznačeny tučně.

Předpokládá se, že vyšší frekvence, než jaké poskytuje Mezinárodní systém jednotek, se přirozeně vyskytují ve frekvencích kvantově-mechanických vibrací masivních částic, i když tyto nejsou přímo pozorovatelné a musí být odvozeny z jiných jevů. Podle konvence se obvykle nevyjadřují v hertzech, ale v podmínkách ekvivalentní energie, která je úměrná frekvenci faktorem Planckovy konstanty .

Unicode

Blok CJK Compatibility v Unicode obsahuje znaky pro běžné jednotky SI pro frekvenci. Ty jsou určeny pro kompatibilitu s východoasijským kódováním znaků, a nikoli pro použití v nových dokumentech (u kterých by se očekávalo použití latinských písmen, např. "MHz").

  • U+3390 ČTVEREC HZ
  • U+3391 NÁMĚSTNÍ KHZ
  • U+3392 QUARE MHZ
  • U+3393 SQUARE GHZ
  • U+3394 ČTVEREC THZ

Viz také

Poznámky a odkazy

externí odkazy