Герц
| герц | |
|---|---|
 Сверху вниз: огни мигают с частотой f = 0,5 Гц , 1,0 Гц и 2,0 Гц ; то есть с частотой 0,5, 1,0 и 2,0 вспышек в секунду соответственно. Время между каждой вспышкой – период T – определяется выражением 1 ⁄ f ( обратная величина f ) ; то есть 2, 1 и 0,5 секунды соответственно. | |
| Общая информация | |
| Система единиц | И |
| Единица | частота |
| Символ | Гц |
| Назван в честь | Генрих Герц |
| В базовых единицах СИ | с −1 |
Герц ( символ : Гц ) — единица частоты в Международной системе единиц (СИ), эквивалентная одному событию (или циклу ) в секунду . [1] [а] Герц — производная единица СИ , выражение которой в базовых единицах СИ равно s. −1 Это означает, что один герц является обратной величиной одной секунды . [2] Он назван в честь Генриха Рудольфа Герца (1857–1894), первого человека, представившего убедительное доказательство существования электромагнитных волн . Герцы обычно выражаются кратными числами : килогерц (кГц), мегагерц (МГц), гигагерц (ГГц), терагерц (ТГц).
Некоторые из наиболее распространенных применений устройства связаны с описанием периодических сигналов и музыкальных тонов , особенно тех, которые используются в радио- и аудиоприложениях. Он также используется для описания тактовой частоты , на которой работают компьютеры и другая электроника. Единицы иногда также используются для представления энергии фотона через соотношение Планка E = hν , где E — энергия фотона, ν — его частота, а h — постоянная Планка .
Определение
[ редактировать ]Герц эквивалентен одному циклу в секунду . Международный комитет мер и весов определил второе как «продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия -133». [3] [4] и затем добавляет: «Отсюда следует, что сверхтонкое расщепление в основном состоянии атома цезия 133 составляет ровно 9 192 631 770 герц , ν hfs Cs = 9 192 631 770 Гц ». Размерность единицы герца равна 1/время (T −1 ). Выражается в базовых единицах СИ и представляет собой обратную секунду (1/с).
В английском языке «герц» также используется во множественном числе. [5] В качестве единицы СИ перед единицей измерения может стоять Гц ; обычно используемые кратные — кГц (килогерц, 10 3 Гц ), МГц (мегагерц, 10 6 Гц ), ГГц (гигагерц, 10 9 Гц ) и ТГц (терагерц, 10 12 Гц ). Один герц просто означает «одно событие в секунду» (при этом подсчитываемое событие может представлять собой полный цикл); 100 Гц означает «сто событий в секунду» и так далее. Единицу можно применять к любому периодическому событию — например, можно сказать, что часы тикают с частотой 1 Гц или можно сказать, что человеческое сердце бьется с частотой 1,2 Гц .
Частота возникновения апериодических или стохастических событий выражается в обратной секунде или обратной секунде (1/с или с). −1 ) в целом или, в конкретном случае радиоактивности , в беккерелях . [б] В то время как 1 Гц — это один цикл (или периодическое событие) в секунду, 1 Бк — это в среднем одно радионуклидное событие в секунду.
Несмотря на то, что частота, угловая скорость , угловая частота и радиоактивность имеют размерность T −1 из них только частота выражается в единицах герц. [7] Таким образом, говорят, что диск, вращающийся со скоростью 60 оборотов в минуту (об/мин), имеет угловую скорость 2 π рад/с и вращения частоту 1 Гц . Соответствие между частотой f с единицей герца и угловой скоростью ω с единицей радиан в секунду:
- и
Герц назван в честь Генриха Герца . Как и любая единица СИ, названная в честь человека, ее символ начинается с заглавной буквы (Гц), но при полном написании он соответствует правилам написания заглавных букв нарицательного существительного ; т. е. герц пишется с заглавной буквы в начале предложения и в заголовках, но в остальном пишется строчными буквами.
История
[ редактировать ]Герц назван в честь немецкого физика Генриха Герца (1857–1894), внесшего важный научный вклад в изучение электромагнетизма . Название было установлено Международной электротехнической комиссией (МЭК) в 1935 году. [8] Он был принят Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) ( Conférence générale des poids et mesures ) в 1960 году, заменив предыдущее название единицы «циклы в секунду» (cps), а также связанные с ней кратные, в первую очередь « килоциклы в секунду» (kc/s) и «мегациклы в секунду» (Mc/s), а иногда и «киломегациклы в секунду» (kMc/s). Термин «циклы в секунду» был в значительной степени заменен на «герц» к 1970-м годам. [9] [ не удалось пройти проверку ]
В некоторых случаях слово «в секунду» опускалось, поэтому слово «мегациклы» (Mc) использовалось как сокращение от «мегациклов в секунду» (то есть мегагерц (МГц)). [10]
Приложения
[ редактировать ]
Звук и вибрация
[ редактировать ]Звук это бегущая продольная волна , представляющая собой колебание давления – . Люди воспринимают частоту звука как его высоту . Каждая музыкальная нота соответствует определенной частоте. Ухо младенца способно воспринимать частоты в диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц ; Средний взрослый человек может слышать звуки частотой от 20 Гц до 16 000 Гц . [11] Диапазон ультразвука , инфразвука и других физических вибраций, таких как молекулярные и атомные колебания, простирается от нескольких фемтогерц. [12] в терагерцовом диапазоне [с] и за его пределами. [12]
Электромагнитное излучение
[ редактировать ]Электромагнитное излучение часто описывают его частотой — числом колебаний перпендикулярных электрического и магнитного полей в секунду — выраженной в герцах.
Радиочастотное излучение обычно измеряется в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Свет — это электромагнитное излучение, частота которого еще выше, и имеет частоты в диапазоне от десятков ( инфракрасный ) до тысяч ( ультрафиолетовый ) терагерц. Электромагнитное излучение с частотами в нижнем терагерцовом диапазоне (промежуточном между частотами самых высоких обычно используемых радиочастот и длинноволновым инфракрасным светом) часто называют терагерцовым излучением . Существуют и более высокие частоты, например, гамма-лучи , которые можно измерить в эксагерцах (ЭГц). (По историческим причинам частоты света и более высокочастотного электромагнитного излучения чаще определяются с точки зрения их длин волн или фотонов энергий : более подробное описание этого и вышеупомянутых диапазонов частот см. в разделе «Электромагнитный спектр ».)
Компьютеры
[ редактировать ]В компьютерах большинство центральных процессоров (ЦП) маркируются по их тактовой частоте, выраженной в мегагерцах ( МГц ) или гигагерцах ( ГГц ). ЦП Эта спецификация относится к частоте главного тактового сигнала . Этот сигнал номинально представляет собой прямоугольную волну , которая представляет собой электрическое напряжение, которое через равные промежутки времени переключается между низким и высоким логическим уровнями. Поскольку герц стал основной единицей измерения, принятой населением для определения производительности процессора, многие эксперты раскритиковали этот подход, который, по их утверждению, является легко манипулируемым эталоном . Некоторые процессоры используют несколько тактовых циклов для выполнения одной операции, в то время как другие могут выполнять несколько операций за один цикл. [13] Для персональных компьютеров тактовая частота ЦП колебалась примерно от 1 МГц в конце 1970-х годов ( Atari , Commodore , компьютеры Apple ) до до 6 ГГц в микропроцессорах IBM Power .
Различные компьютерные шины , такие как передняя шина, соединяющая ЦП и северный мост , также работают на различных частотах в мегагерцовом диапазоне.
Несколько IF
[ редактировать ]| Дробные | Множители | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Ценить | символ СИ | Имя | Ценить | символ СИ | Имя |
| 10 −1 Гц | дГц | децигерц | 10 1 Гц | даГц | декагерц |
| 10 −2 Гц | кГц | сантигерц | 10 2 Гц | Гц | гектогерц |
| 10 −3 Гц | мГц | миллигерц | 10 3 Гц | кГц | килогерц |
| 10 −6 Гц | мкГц | микрогерц | 10 6 Гц | МГц | мегагерц |
| 10 −9 Гц | нГц | наногерц | 10 9 Гц | ГГц | гигагерц |
| 10 −12 Гц | пГц | пикогерц | 10 12 Гц | ТГц | терагерц |
| 10 −15 Гц | ФГц | фемтогерц | 10 15 Гц | ФГц | петагерц |
| 10 −18 Гц | аГц | аттогерц | 10 18 Гц | ЭГц | эксагерц |
| 10 −21 Гц | Гц | зептогерц | 10 21 Гц | ЗГц | зеттагерц |
| 10 −24 Гц | yГц | йоктогерц | 10 24 Гц | YГц | йоттагерц |
| 10 −27 Гц | РГц | ронтогерц | 10 27 Гц | РГц | роннагерц |
| 10 −30 Гц | qГц | кектогерц | 10 30 Гц | КГц | кветтагерц |
| Общие префиксные единицы выделены жирным шрифтом. | |||||
более высокие частоты, чем префиксы Международной системы единиц, Считается, что естественным образом возникают в частотах квантово-механических колебаний массивных частиц, хотя они не наблюдаются напрямую и должны быть выведены с помощью других явлений. По соглашению, они обычно выражаются не в герцах, а в эквивалентной энергии, которая пропорциональна частоте с коэффициентом постоянной Планка .
Юникод
[ редактировать ]Блок совместимости CJK в Юникоде содержит символы для распространенных единиц СИ для частоты. Они предназначены для совместимости с кодировками символов Восточной Азии, а не для использования в новых документах (в которых предполагается использование латинских букв, например «МГц»). [14]
- U+3339 ㌹ КВАДРАТ ХЕРУТУ ( герц , херутсу )
- U + 3390 ㎐ КВАДРАТНАЯ ГЦ (Гц)
- U + 3391 ㎑ ПЛОЩАДЬ КГЦ (кГц)
- U + 3392 ㎒ КВАДРАТНЫЙ МГц (МГц)
- U + 3393 ㎓ ПЛОЩАДЬ ГГЦ (ГГц)
- U+3394 ㎔ КВАДРАТНЫЙ ТГЦ (ТГц)
См. также
[ редактировать ]- Переменный ток
- Пропускная способность (обработка сигнала)
- Электронный тюнер
- ФЛОПС
- Преобразователь частоты
- Нормализованная частота (обработка сигнала)
- Порядки величины (частота)
- Порядки величины (скорость вращения)
- Периодическая функция
- Радиан в секунду
- Ставка
- Частота выборки
Примечания
[ редактировать ]- ^ Хотя герц эквивалентен циклу в секунду (cps), в SI прямо указано, что «цикл» и «cps» не являются единицами SI, вероятно, из-за двусмысленности терминов. [2]
- ^ «(d) Герц используется только для периодических явлений, а беккерель (Бк) используется только для случайных процессов в активности, относящейся к радионуклиду». [6]
- ^ Атомные вибрации обычно составляют порядка десятков терагерц.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ "Герц". (1992). Словарь английского языка американского наследия (3-е изд.), Бостон: Houghton Mifflin.
- ^ Перейти обратно: а б «Брошюра СИ: Международная система единиц (СИ) – 9-е издание» (PDF) . МБМВ : 26 . Проверено 7 августа 2022 г.
- ^ «Брошюра СИ: Международная система единиц (СИ) § 2.3.1 Базовые единицы» (PDF) (на британском английском и французском языках) (9-е изд.). БИПМ . 2019. с. 130 . Проверено 2 февраля 2021 г.
- ^ «Брошюра СИ: Международная система единиц (СИ) § Приложение 1. Решения CGPM и CIPM» (PDF) (на британском английском и французском языках) (9-е изд.). БИПМ . 2019. с. 169 . Проверено 2 февраля 2021 г.
- ^ Руководство NIST по единицам СИ - 9 правил и соглашений о стиле для названий единиц написания , Национальный институт стандартов и технологий
- ^ «МБМВ – Таблица 3» . БИПМ . Проверено 24 октября 2012 г.
- ^ «Брошюра СИ, раздел 2.2.2, пункт 6» . Архивировано из оригинала 1 октября 2009 года.
- ^ «История МЭК» . Iec.ch. Архивировано из оригинала 19 мая 2013 года . Проверено 6 января 2021 г.
- ^ Картрайт, Руфус (март 1967 г.). Бисон, Роберт Г. (ред.). «Испортит ли успех Генриха Герца?» (PDF) . Иллюстрированная электроника . Fawcett Publications, Inc., стр. 98–99.
- ^ Пеллам-младший; Галт, Дж. К. (1946). «Распространение ультразвука в жидкостях: I. Применение импульсной техники для измерения скорости и поглощения при частоте 15 мегагерц». Журнал химической физики . 14 (10): 608–614. Бибкод : 1946ЖЧФ..14..608П . дои : 10.1063/1.1724072 . hdl : 1721.1/5042 .
- ^ Эрнст Терхардт (20 февраля 2000 г.). «Доминирующая область спектра» . Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Архивировано из оригинала 26 апреля 2012 года . Проверено 28 апреля 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Звуковые волны черной дыры - Управление научной миссии» . science.nasa.go.
- ^ Асаравала, Амит (30 марта 2004 г.). «Скатертью дорога, Гигагерц» . Проводной . Проверено 28 апреля 2012 г.
- ^ Консорциум Юникод (2019). «Стандарт Unicode 12.0 – совместимость с CJK ❰ Диапазон: 3300–33FF ❱» (PDF) . Юникод.орг . Проверено 24 мая 2019 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Брошюра СИ: Единица времени (секунда)
- Национальный исследовательский совет Канады: часы с цезиевым фонтаном
- Национальный исследовательский совет Канады: Оптический стандарт частоты, основанный на одном захваченном ионе (архивировано 23 декабря 2013 г.)
- Национальный исследовательский совет Канады: гребенка оптических частот (архивировано 27 июня 2013 г.)
- Национальная физическая лаборатория: Время и частота. Оптические атомные часы.
