Hertz - Hertz
Hertz | |
---|---|
Systém jednotek | Jednotka odvozená od SI |
Jednotka | Frekvence |
Symbol | Hz |
Pojmenoval podle | Heinrich Hertz |
v Základní jednotky SI | s−1 |
The hertz (symbol: Hz) je odvozená jednotka z frekvence v Mezinárodní systém jednotek (SI) a je definován jako jeden cyklus za sekundu.[1] Je pojmenován po Heinrich Rudolf Hertz, první osoba poskytující nezvratný důkaz o existenci elektromagnetické vlny. Hertz se běžně vyjadřuje v násobky: kilohertz (103 Hz, kHz), megahertz (106 Hz, MHz), gigahertz (109 Hz, GHz), terahertz (1012 Hz, THz), petahertz (1015 Hz, PHz), exahertz (1018 Hz, EHz) a zettahertz (1021 Hz, ZHz).
Některé z nejběžnějších použití jednotky jsou v popisu sinusové vlny a hudební tóny, zejména ty, které se používají v rádio - a zvukové aplikace. Používá se také k popisu rychlosti hodin na kterém jsou poháněny počítače a jiná elektronika. Jednotky se někdy také používají jako reprezentace energie prostřednictvím fotonová energie rovnice (E=hν), přičemž jeden hertz odpovídá h joulů.
Definice
Hertz je definován jako jeden cyklus za sekundu. The Mezinárodní výbor pro míry a váhy definoval druhý jako „trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma velmi jemnými hladinami základního stavu cesium -133 atom "[2][3] a pak dodává: „Z toho vyplývá, že hyperjemné štěpení v základním stavu atomu cesia 133 je přesně 9 192 631 770 hertzů, ν (hfs Cs) = 9 192 631 770 Hz.“ Rozměr jednotky hertzů je 1 / čas (1 / T). Vyjádřeno v základních jednotkách SI je 1 / s (1 / s). Mohou nastat problémy, protože jednotky úhlové míry (cyklus nebo radián) jsou v SI vynechány.[4][5][6][7]
V angličtině se výraz „hertz“ používá také jako množné číslo.[8] Jako jednotka SI může být Hz předpona; běžně používané násobky jsou kHz (kilohertz, 103 Hz), MHz (megahertz, 106 Hz), GHz (gigahertz, 109 Hz) a THz (terahertz, 1012 Hz). Jeden hertz jednoduše znamená „jeden cyklus za druhý "(obvykle to, co se počítá, je úplný cyklus); 100 Hz znamená" sto cyklů za sekundu "atd. Jednotku lze použít na jakoukoli periodickou událost - například lze říci, že hodiny tikají na 1 Hz, nebo by se dalo říci o lidském srdci porazit při 1,2 Hz.
Výskyt rychlost neperiodické nebo stochastický události jsou vyjádřeny v vzájemná sekunda nebo inverzní sekundu (1 / s nebo s−1) obecně nebo v konkrétním případě radioaktivní rozpad, v becquerels.[9] Zatímco 1 Hz je 1 cyklus za sekundu, 1 Bq je 1 neperiodická radionuklidová událost za sekundu.
Přestože úhlová rychlost, úhlová frekvence a jednotka hertz má rozměr 1 / s, úhlová rychlost a úhlová frekvence nejsou vyjádřeny v hertzích,[10] ale spíše ve vhodné úhlové jednotce, jako je radiány za sekundu. Disk se tedy otáčí rychlostí 60 otáček za minutu (ot / min) a říká se, že se otáčí buď 2π rad / s nebo 1 Hz, kde první měří úhlová rychlost a druhý odráží počet kompletní otáčky za sekundu. Převod mezi frekvencí F měřeno v hertzích a úhlové rychlosti ω měřeno v radiány za sekundu je
- a .
Hertz je pojmenován po Heinrich Hertz. Jako u každého SI jednotka pojmenovaná pro osobu, její symbol začíná na velká písmena písmeno (Hz), ale pokud je napsáno celé, dodržuje pravidla pro velká písmena a obecné podstatné jméno; tj., "hertz"stane se velkým písmenem na začátku věty a v nadpisech, ale jinak je psáno malými písmeny.
Dějiny
Hertz je pojmenován po německém fyzikovi Heinrich Hertz (1857–1894), který významně vědecky přispěl ke studiu elektromagnetismus. Název byl založen Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) v roce 1930.[11] To bylo přijato Generální konference o vahách a mírách (CGPM) (Conférence générale des poids et mesures) v roce 1960, který nahradil předchozí název jednotky, cyklů za sekundu (cps), zejména s příslušnými násobky kilocyklů za sekundu (kc / s) a megacycles za sekundu (Mc / s) a občas kilomegacycles za sekundu (kMc / s). Termín cyklů za sekundu byl do značné míry nahrazen hertz do 70. let. Jeden hobby časopis, Ilustrovaná elektronika, deklarovali záměr držet se tradičních jednotek kc., Mc. atd.[12]
Aplikace
Vibrace
Zvuk je cestování podélná vlna což je oscilace tlak. Lidé vnímají frekvenci zvukových vln jako hřiště. Každý hudební nota odpovídá konkrétní frekvenci, kterou lze měřit v hertzích. Ucho dítěte je schopné vnímat frekvence v rozmezí od 20 Hz do 20 000 Hz; průměrný dospělý člověk slyší zvuky mezi 20 Hz a 16 000 Hz.[13] Rozsah ultrazvuk, infrazvuk a další fyzické vibrace jako např molekulární a atomové vibrace sahá od několika femtohertz[14] do terahertz rozsah[15] a za.[16]
Elektromagnetická radiace
Elektromagnetická radiace je často popsán jeho frekvencí - počtem oscilace kolmých elektrických a magnetických polí za sekundu - vyjádřeno v hertzích.
Vysokofrekvenční záření se obvykle měří v kilohertech (kHz), megahertzích (MHz) nebo gigahertzích (GHz). Světlo je elektromagnetické záření, které má ještě vyšší frekvenci a má frekvence v řádu desítek (infračervený ) na tisíce (ultrafialový ) terahertz. Elektromagnetické záření s frekvencemi v nízkém terahertzovém rozsahu (mezi vysokými normálně použitelnými rádiovými frekvencemi a dlouhovlnným infračerveným světlem) se často nazývá terahertzové záření. Existují dokonce vyšší frekvence, jako například frekvence gama paprsky, které lze měřit v exahertzech (EHz). (Z historických důvodů jsou frekvence světla a vysokofrekvenční elektromagnetické záření běžněji specifikovány z hlediska jejich vlnové délky nebo foton energie: podrobnější zpracování tohoto a výše uvedených frekvenčních rozsahů viz elektromagnetické spektrum.)
Počítače
V počítačích většinou centrální procesorové jednotky (CPU) jsou označeny z hlediska jejich rychlost hodin vyjádřeno v megahertzích (106 Hz) nebo gigahertz (109 Hz). Tato specifikace se týká frekvence hlavního procesoru hodinový signál. Tento signál je a čtvercová vlna, což je elektrické napětí, které v pravidelných intervalech přepíná mezi nízkou a vysokou logickou hodnotou. Vzhledem k tomu, že se hertz stal primární měrnou jednotkou přijímanou běžnou populací ke stanovení výkonu CPU, mnoho odborníků tento přístup kritizovalo, což podle nich představuje snadno manipulovatelné měřítko. Některé procesory používají k provádění jedné operace více časových období, zatímco jiné mohou provádět více operací v jednom cyklu.[17] U osobních počítačů se rychlost procesoru na konci 70. let pohybovala od přibližně 1 MHz (Atari, Komodor, Počítače Apple ) až na 6 GHz v Mikroprocesory IBM POWER.
Rozličný počítačové autobusy, tak jako přední autobus připojení CPU a Severní most, také pracují na různých frekvencích v rozsahu megahertzů.
SI násobky
Dílčí násobky | Násobky | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Hodnota | Symbol SI | název | Hodnota | Symbol SI | název | |
10−1 Hz | dHz | decihertz | 101 Hz | daHz | dekahertz | |
10−2 Hz | cHz | centihertz | 102 Hz | hHz | hektohertz | |
10−3 Hz | mHz | millihertz | 103 Hz | kHz | kilohertz | |
10−6 Hz | µHz | mikrohertz | 106 Hz | MHz | megahertz | |
10−9 Hz | nHz | nanohertz | 109 Hz | GHz | gigahertz | |
10−12 Hz | pHz | picohertz | 1012 Hz | THz | terahertz | |
10−15 Hz | fHz | femtohertz | 1015 Hz | PHz | petahertz | |
10−18 Hz | aHz | attohertz | 1018 Hz | EHz | exahertz | |
10−21 Hz | zHz | zeptohertz | 1021 Hz | ZHz | zettahertz | |
10−24 Hz | yHz | yoctohertz | 1024 Hz | YHz | yottahertz | |
Běžné jednotky s předponou jsou tučně. |
Vyšší frekvence než Mezinárodní systém jednotek věří, že předpony se vyskytují přirozeně ve frekvencích kvantově-mechanických vibrací vysoké energie nebo ekvivalentně masivních částic, i když nejsou přímo pozorovatelné a musí být odvozeny z jejich interakcí s jinými jevy. Podle konvence se obvykle nevyjadřují v hertzích, ale z hlediska ekvivalentní kvantové energie, která je úměrná frekvenci faktorem Planckova konstanta.
Hertz: Znaky Unicode.[18] | ||
---|---|---|
Symbol | název | Číslo Unicode |
㎐ | Hertz (čtverec HZ) | U + 3390 |
㎑ | Kilohertz (čtverec KHZ) | U + 3391 |
㎒ | Megahertz (čtverec MHZ) | U + 3392 |
㎓ | Gigahertz (náměstí GHZ) | U + 3393 |
㎔ | Terahertz (náměstí THZ) | U + 3394 |
Viz také
- Střídavý proud
- Šířka pásma (zpracování signálu)
- Elektronický tuner
- FLOPS
- Měnič frekvence
- Normalizovaná frekvence (jednotka)
- Řády (frekvence)
- Periodická funkce
- Radian za sekundu
- Hodnotit
- Blok kompatibility Unicode CJK který zahrnuje společné jednotky SI pro frekvenci
Poznámky a odkazy
- ^ "hertz". (1992). American Heritage Dictionary of the English Language (3. vyd.), Boston: Houghton Mifflin.
- ^ "Brožura SI: Tabulka 3. Koherentní odvozené jednotky v SI se zvláštními názvy a symboly".
- ^ „[Usnesení] CIPM, 1964 - Atomové a molekulární frekvenční standardy“ (PDF). Brožura SI, dodatek 1.
- ^ Mohr, J. C .; Phillips, W. D. (2015). "Bezrozměrné jednotky v SI". Metrologia. 52 (1): 40–47. arXiv:1409.2794. Bibcode:2015Metro..52 ... 40M. doi:10.1088/0026-1394/52/1/40.
- ^ Mills, I. M. (2016). Msgstr "Na jednotce radián a cyklus pro rovinný úhel množství". Metrologia. 53 (3): 991–997. Bibcode:2016Metro..53..991M. doi:10.1088/0026-1394/53/3/991.
- ^ „Jednotky SI potřebují reformu, aby nedošlo k záměně.“. Redakční. Příroda. 548 (7666): 135. 7. srpna 2011. doi:10.1038 / 548135b. PMID 28796224.
- ^ P. R. Bunker; I. M. Mills; Per Jensen (2019). "Planckova konstanta a její jednotky". J Quant Spectrosc Radiat Transfer. 237: 106594. Bibcode:2019JQSRT.23706594B. doi:10.1016 / j.jqsrt.2019.106594.
- ^ Průvodce NIST k jednotkám SI - 9 pravidel a konvencí stylu pro názvy pravopisných jednotek, Národní institut pro normy a technologii
- ^ „d) Hertz se používá pouze pro periodické jevy a becquerel (Bq) se používá pouze pro stochastické procesy v činnosti označované jako radionuklid.“ „BIPM - tabulka 3“. BIPM. Citováno 24. října 2012.
- ^ „Brožura SI, oddíl 2.2.2, odstavec 6“. Archivovány od originál dne 1. října 2009.
- ^ "Historie IEC". Iec.ch. 15. září 1904. Citováno 28. dubna 2012.
- ^ Cartwright, Rufus (březen 1967). Beason, Robert G. (ed.). „Zkazí úspěch Heinricha Hertze?“ (PDF). Ilustrovaná elektronika. Fawcett Publications, Inc., str. 98–99.
- ^ Ernst Terhardt (20. února 2000). „Dominantní spektrální oblast“. Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Archivovány od originál dne 26. dubna 2012. Citováno 28. dubna 2012.
- ^ „Zvukové vlny černé díry - ředitelství vědeckých misí“. science.nasa.go.
- ^ Atomové vibrace jsou obvykle řádově desítky terahertzů
- ^ „Zvukové vlny černé díry - ředitelství vědeckých misí“. science.nasa.go.
- ^ Asaravala, Amit (30. března 2004). „Good Riddance, Gigahertz“. Kabelové. Citováno 28. dubna 2012.
- ^ Konsorcium Unicode (2019). „Standard Unicode 12.0 - CJK Compatibility ❰ Rozsah: 3300—33FF ❱“ (PDF). Unicode.org. Citováno 24. května 2019.
externí odkazy
- Brožura SI: jednotka času (sekunda)
- Kanadská národní rada pro výzkum: Cesiové fontánové hodiny
- Kanadská národní rada pro výzkum: Standard optické frekvence založený na jediném zachyceném iontu
- Kanadská národní rada pro výzkum: Optická frekvence hřeben
- Národní fyzická laboratoř: Čas a frekvence Optické atomové hodiny
- Online generátor tónů