هرتز

هرتز (نماد: Hz) یکاِ فرکانس در سامانه بین‌المللی یکاها (SI) است که اغلب به‌عنوان معادل یک رویداد (یا چرخه) در ثانیه توصیف می‌شود.[1][a] هرتز یکاِ مشتق‌شدهٔ SI است که بیان رسمی آن بر حسب یکاهای پایهٔ SI برابر 1/s یا s−1 است، به این معنا که یک هرتز برابر با یک بر ثانیه یا عکس یک ثانیه است.[2] این یکا فقط در مورد رویدادهای تناوبی به‌کار می‌رود. این نام از هاینریش رُدفُلد هرتس (1857–1894) گرفته شده است، کسی که برای اولین بار اثبات قاطع وجود امواج الکترومغناطیسی را ارائه داد. برای فرکانس‌های بالا، معمولاً یکا به صورت مضارب بیان می‌شود: کیلوهرتز (kHz)، مگاهرتز (MHz)، گیگاهرتز (GHz)، تراهرتز (THz)
حقایق سریع اطلاعات عمومی، سیستم واحد ...
هرتز

از بالا به پایین: چراغ‌هایی که با فرکانس‌های f = 0.5 هرتز، 1.0 هرتز و 2.0 هرتز چشمک می‌زنند؛ یعنی به ترتیب با سرعت 0.5، 1.0 و 2.0 چشمک در ثانیه. زمان بین هر چشمک - دوره تناوب T - با 1⁄f (معکوس f) داده شده است؛ یعنی به ترتیب 2، 1 و 0.5 ثانیه.
اطلاعات عمومی
سیستم واحد
و
واحد
فرکانس
نماد
هرتز
نامگذاری شده پس از
هاینریش هرتز
در واحدهای پایه SI
s−1
بستن
ضربان قلب نمونه‌ای از یک پدیده تناوبی غیرسینوسی است که می‌توان آن را بر حسب فرکانس تحلیل کرد. دو چرخه نشان داده شده است.
صدا و لرزش
صدا یک موج طولی متحرک است که نوسانی از فشار است. انسان‌ها فرکانس یک صدا را به عنوان زیر و بمی آن درک می‌کنند. هر نت موسیقی مربوط به یک فرکانس خاص است. گوش یک نوزاد قادر به درک فرکانس‌هایی از 20 هرتز تا 20000 هرتز است؛ یک انسان بالغ به طور متوسط می‌تواند صداهایی بین 20 هرتز تا 16000 هرتز را بشنود.[11] محدوده فراصوت، فروصوت و سایر ارتعاشات فیزیکی مانند ارتعاشات مولکولی و اتمی از چند فمتوهرت[12] تا محدوده تراهرتز[c] و فراتر از آن گسترش می‌یابد.[12]

تابش الکترومغناطیسی
تابش الکترومغناطیسی اغلب با فرکانس آن - تعداد نوسانات میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم در ثانیه - که بر حسب هرتز بیان می‌شود، توصیف می‌شود.

تابش فرکانس رادیویی معمولاً با واحد کیلوهرتز (kHz)، مگاهرتز (MHz) یا گیگاهرتز (GHz) اندازه‌گیری می‌شود که دومی به عنوان مایکروویو شناخته می‌شود. نور، تابش الکترومغناطیسی است که فرکانس آن حتی بالاتر است و فرکانس‌هایی در محدوده ده‌ها تراهرتز (THz، مادون قرمز) تا چند پتاهرتز (PHz، ماوراء بنفش) دارد و طیف مرئی آن ۴۰۰ تا ۷۹۰ تراهرتز است. تابش الکترومغناطیسی با فرکانس‌هایی در محدوده تراهرتز پایین (میانی بین بالاترین فرکانس‌های رادیویی معمولاً قابل استفاده و نور مادون قرمز موج بلند) اغلب تابش تراهرتز نامیده می‌شود. فرکانس‌های حتی بالاتری مانند اشعه ایکس و اشعه گاما نیز وجود دارند که می‌توانند با واحد اگزاهرتز (EHz) اندازه‌گیری شوند.

به دلایل تاریخی، فرکانس‌های نور و تابش الکترومغناطیسی با فرکانس بالاتر معمولاً بر اساس طول موج یا انرژی فوتون‌هایشان مشخص می‌شوند: برای بررسی دقیق‌تر این محدوده فرکانسی و محدوده‌های فرکانسی فوق، به طیف الکترومغناطیسی مراجعه کنید.

امواج گرانشی
مشاهدات فعلی [چه زمانی؟] امواج گرانشی در محدوده ۳۰ تا ۷۰۰۰ هرتز توسط تداخل‌سنج‌های لیزری مانند LIGO و محدوده نانوهرتز (۱ تا ۱۰۰۰ نانوهرتز) توسط آرایه‌های زمان‌سنجی تپ‌اخترها انجام می‌شود. قرار است آشکارسازهای فضایی آینده این شکاف را پر کنند، به طوری که LISA از ۰.۱ تا ۱۰ مگاهرتز (با حساسیتی از ۱۰ میکروهرتز تا ۱۰۰ مگاهرتز) و DECIGO در محدوده ۰.۱ تا ۱۰ هرتز کار می‌کنند.

کامپیوترها
اطلاعات بیشتر در مورد اینکه چرا فرکانس یک شاخص سرعت ناقص برای رایانه‌ها است: افسانه مگاهرتز
در رایانه‌ها، اکثر واحدهای پردازش مرکزی (CPU) بر اساس نرخ کلاک خود که بر حسب مگاهرتز (MHz) یا گیگاهرتز (GHz) بیان می‌شود، نامگذاری می‌شوند. این مشخصات به فرکانس سیگنال کلاک اصلی CPU اشاره دارد. این سیگنال به طور اسمی یک موج مربعی است که یک ولتاژ الکتریکی است که در فواصل منظم بین سطوح منطقی پایین و بالا تغییر می‌کند. از آنجایی که هرتز به واحد اصلی اندازه‌گیری مورد قبول عموم مردم برای تعیین عملکرد یک CPU تبدیل شده است، بسیاری از کارشناسان از این رویکرد انتقاد کرده‌اند، که ادعا می‌کنند یک معیار به راحتی قابل دستکاری است. برخی از پردازنده‌ها از چندین سیکل کلاک برای انجام یک عملیات واحد استفاده می‌کنند، در حالی که برخی دیگر می‌توانند چندین عملیات را در یک سیکل واحد انجام دهند.[13] برای رایانه‌های شخصی، سرعت کلاک CPU از تقریباً 1 مگاهرتز در اواخر دهه 1970 (کامپیوترهای آتاری، کمودور، اپل) تا 6 گیگاهرتز در ریزپردازنده‌های IBM Power متغیر بوده است.

گذرگاه‌های مختلف کامپیوتر، مانند گذرگاه جلویی که CPU و پل شمالی را به هم متصل می‌کند، نیز در فرکانس‌های مختلف در محدوده مگاهرتز کار می‌کنند.

چندگانه SO
برای مثال‌هایی از مضرب‌های مختلف، به «مرتبه‌ی بزرگی (فرکانس)» مراجعه کنید.
این یکا به افتخار فیزیک‌دان آلمانی، هاینریش رودولف هرتز، نخستین کسی که امواج الکترومغناطیسی را با آزمایش تأیید کرد، نامیده شده‌است."hertz". (1992). American Heritage Dictionary of the English Language (3rd ed.), Boston: Houghton Mifflin.

هرتز معمولاً با مضربی بیان می‌شود، مانند کیلوهرتز (۱۰۳).
اطلاعات بیشتر زیرمضرب‌ها، مضرب‌ها ...
مضرب‌های SI هرتز (Hz)
زیرمضرب‌ها
مقدار نماد SI نام مقدار نماد SI نام
10-1 هرتز دسی هرتز دسی هرتز 101 هرتز داهرتز دکاهرتز
۱۰−۲ هرتز سی‌هرتز سانتی‌هرتز ۱۰۲ هرتز اچ‌هرتز هکتوهرتز
10-3 هرتز مگاهرتز میلی هرتز 103 هرتز کیلوهرتز کیلوهرتز
۱۰−۶ هرتز میکروهرتز میکروهرتز ۱۰۶ هرتز مگاهرتز مگاهرتز
10-9 هرتز nHz نانوهرتز 109 هرتز گیگاهرتز گیگاهرتز
۱۰-۱۲ هرتز pHz پیکوهرتز ۱۰۱۲ هرتز تراهرتز تراهرتز
۱۰-۱۵ هرتز fHz فمتوهرتز ۱۰۱۵ هرتز PHz پتاهرتز
آتوهرتز 10-18 هرتز aHz 1018 هرتز اگزاهرتز EHz
۱۰−۲۱ هرتز zHz zeptohertz ۱۰۲۱ هرتز ZHz zettahertz
۱۰ تا ۲۴ هرتز، وای هرتز، یوکتوهرتز ۱۰۲۴ هرتز، وای هرتز، یوتاهرتز
10-27 هرتز rHz رونتوهرتز 1027 هرتز RHz روناهرتز
۱۰ تا ۳۰ هرتز qHz کوئکتوهرتز ۱۰۳۰ هرتز QHz کوئتاهرتز
واحدهای پیشوندی رایج به صورت پررنگ نشان داده شده‌اند.
بستن
فرکانس‌های بالاتر از آنچه سیستم بین‌المللی یکاها ارائه می‌دهد، پیشوندهایی برای فرکانس‌ها ارائه می‌دهد که به طور طبیعی در فرکانس‌های ارتعاشات کوانتومی-مکانیکی ذرات جرم‌دار رخ می‌دهند، اگرچه این فرکانس‌ها به طور مستقیم قابل مشاهده نیستند و باید از طریق پدیده‌های دیگر استنباط شوند. طبق قرارداد، این فرکانس‌ها معمولاً بر حسب هرتز بیان نمی‌شوند، بلکه بر حسب انرژی معادل بیان می‌شوند که متناسب با فرکانس با ضریب ثابت پلانک است.

یونیکد
بلوک سازگاری CJK در یونیکد شامل کاراکترهایی برای واحدهای رایج SI برای فرکانس است. این کاراکترها برای سازگاری با کدگذاری‌های کاراکتری آسیای شرقی در نظر گرفته شده‌اند و برای استفاده در اسناد جدید (که انتظار می‌رود از حروف لاتین، مثلاً "MHz" استفاده کنند) نیستند.[14]

U+3339 ㌹ SQUARE HERUTU (herutsu)
U+3390 ㎐ مربع هرتز (هرتز)
U+3391 ㎑ مربع کیلوهرتز (کیلوهرتز)
U+3392 ㎒ مربع مگاهرتز (مگاهرتز)
U+3393 ㎓ گیگاهرتز مربع (گیگاهرتز)
U+3394 ㎔ مربع THZ (THz)
همچنین ببینید
جریان متناوب
پهنای باند (پردازش سیگنال)
تیونر الکترونیکی
فلاپس
تغییر دهنده فرکانس
فرکانس نرمال‌شده (پردازش سیگنال)
مرتبه‌های بزرگی (فرکانس)
مرتبه‌های بزرگی (سرعت چرخش)
تابع تناوبی
رادیان بر ثانیه
نرخ
نرخ نمونه‌برداری
یادداشت‌ها
[الف]
اگرچه اغلب گفته می‌شود هرتز به معنای چرخه در ثانیه (cps) است، اما SI به صراحت بیان می‌کند که "سیکل" و "cps" در SI واحد نیستند، احتمالاً به دلیل ابهام در اصطلاحات.[2]
[ب]
«(د) هرتز فقط برای پدیده‌های تناوبی و بکرل (Bq) فقط برای فرآیندهای تصادفی در فعالیت مربوط به یک رادیونوکلئید استفاده می‌شود.»[6]
[ج]
ارتعاشات اتمی معمولاً در حدود ده‌ها تراهرتز هستند.
منابع
[1]
«هرتز». (۱۹۹۲). فرهنگ میراث آمریکایی زبان انگلیسی (ویرایش سوم)، بوستون: هاوتون میفلین.
[2]
«بروشور SI: سیستم بین‌المللی یکاها (SI) - ویرایش نهم» (PDF). BIPM: 26. بازیابی شده در ۷ آگوست ۲۰۲۲.
[3]
«بروشور SI: سیستم بین‌المللی یکاها (SI) § 2.3.1 واحدهای پایه» (PDF) (به انگلیسی بریتانیایی و فرانسوی) (ویرایش نهم). BIPM. 2019. ص. 130. بازیابی شده در 2 فوریه 2021.
[4]
«بروشور SI: سیستم بین‌المللی یکاها (SI) § پیوست ۱. تصمیمات CGPM و CIPM» (PDF) (به انگلیسی بریتانیایی و فرانسوی) (ویرایش نهم). BIPM. 2019. ص. ۱۶۹. بازیابی شده در ۲ فوریه ۲۰۲۱.
[5]
راهنمای NIST برای واحدهای SI - 9 قانون و سبک قراردادی برای املای نام واحدها، موسسه ملی استاندارد و فناوری
[6]
"BIPM - جدول ۳". BIPM. بازیابی شده در ۲۴ اکتبر ۲۰۱۲.
[7]
«بروشور SI، بخش ۲.۲.۲، پاراگراف ۶». بایگانی‌شده از نسخه اصلی در ۱ اکتبر ۲۰۰۹.
[8]
«تاریخچه IEC». Iec.ch. بایگانی‌شده از نسخه اصلی در ۱۹ مه ۲۰۱۳. بازیابی‌شده در ۶ ژانویه ۲۰۲۱.
[9]
کارترایت، روفوس (مارس ۱۹۶۷). بیسون، رابرت جی. (ویراستار). «آیا موفقیت، هاینریش هرتز را ضایع خواهد کرد؟» (PDF). الکترونیک مصور. انتشارات فاوست، صفحات ۹۸-۹۹.
[10]
پلام، جی آر؛ گالت، جی کی (1946). "انتشار فراصوت در مایعات: I. کاربرد تکنیک پالس برای اندازه‌گیری سرعت و جذب در 15 مگاسیکل". مجله فیزیک شیمیایی. 14 (10): 608–614. کد کتاب: 1946JChPh..14..608P. doi:10.1063/1.1724072. hdl:1721.1/5042.
[11]
ارنست ترهارت (۲۰ فوریه ۲۰۰۰). «ناحیه طیفی غالب». Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. بایگانی شده از نسخه اصلی در ۲۶ آوریل ۲۰۱۲. بازیابی شده در ۲۸ آوریل ۲۰۱۲.
[12]
«امواج صوتی سیاه‌چاله – اداره ماموریت علمی». science.nasa.go. بایگانی‌شده از نسخه اصلی در ۵ مه ۲۰۲۱. بازیابی‌شده در ۱۲ ژوئیه ۲۰۱۷.
[13]
آساراوالا، آمیت (30 مارس 2004). "خداحافظ، گیگاهرتز". وایرد. بازیابی شده در 28 آوریل 2012.
[14]
کنسرسیوم یونیکد (۲۰۱۹). "استاندارد یونیکد ۱۲.۰ - سازگاری CJK ❰ محدوده: ۳۳۰۰—۳۳FF ❱" (PDF). Unicode.org. بازیابی شده در ۲۴ مه ۲۰۱۹.
پیوندهای خارجی
بروشور SI: واحد زمان (ثانیه)
شورای ملی تحقیقات کانادا: ساعت فواره‌ای سزیم، بایگانی‌شده در ۵ دسامبر ۲۰۲۱ در Wayback Machine
شورای ملی تحقیقات کانادا: استاندارد فرکانس نوری مبتنی بر یک یون به دام افتاده (بایگانی شده در ۲۳ دسامبر ۲۰۱۳)
شورای ملی تحقیقات کانادا: شانه فرکانس نوری (بایگانی شده در ۲۷ ژوئن ۲۰۱۳)
آزمایشگاه ملی فیزیک: زمان و فرکانس ساعت‌های اتمی نوری

 منابع 

Wikipedia contributors, "Hertz," Wikipedia, The Free Encyclopedia, http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hertz&oldid=197710108

رده:هاینریش هرتز
رده:یکاهای بسامد
رده:یکاهای مشتق اس‌آی
References
[1]
"hertz". (1992). American Heritage Dictionary of the English Language (3rd ed.), Boston: Houghton Mifflin.
[2]
"SI Brochure: The International System of Units (SI) – 9th edition" (PDF). BIPM: 26. Retrieved 7 August 2022.
[3]
"SI Brochure: The International System of Units (SI) § 2.3.1 Base units" (PDF) (in British English and French) (9th ed.). BIPM. 2019. p. 130. Retrieved 2 February 2021.
[4]
"SI Brochure: The International System of Units (SI) § Appendix 1. Decisions of the CGPM and the CIPM" (PDF) (in British English and French) (9th ed.). BIPM. 2019. p. 169. Retrieved 2 February 2021.
[5]
NIST Guide to SI Units – 9 Rules and Style Conventions for Spelling Unit Names, National Institute of Standards and Technology
[6]
"BIPM – Table 3". BIPM. Retrieved 24 October 2012.
[7]
"SI brochure, Section 2.2.2, paragraph 6". Archived from the original on 1 October 2009.
[8]
"IEC History". Iec.ch. Archived from the original on 19 May 2013. Retrieved 6 January 2021.
[9]
Cartwright, Rufus (March 1967). Beason, Robert G. (ed.). "Will Success Spoil Heinrich Hertz?" (PDF). Electronics Illustrated. Fawcett Publications, Inc. pp. 98–99.
[10]
Pellam, J. R.; Galt, J. K. (1946). "Ultrasonic Propagation in Liquids: I. Application of Pulse Technique to Velocity and Absorption Measurements at 15 Megacycles". The Journal of Chemical Physics. 14 (10): 608–614. Bibcode:1946JChPh..14..608P. doi:10.1063/1.1724072. hdl:1721.1/5042.
[11]
Ernst Terhardt (20 February 2000). "Dominant spectral region". Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Archived from the original on 26 April 2012. Retrieved 28 April 2012.
[12]
"Black Hole Sound Waves – Science Mission Directorate". science.nasa.go. Archived from the original on 5 May 2021. Retrieved 12 July 2017.
[13]
Asaravala, Amit (30 March 2004). "Good Riddance, Gigahertz". Wired. Retrieved 28 April 2012.
[14]
Unicode Consortium (2019). "The Unicode Standard 12.0 – CJK Compatibility ❰ Range: 3300—33FF ❱" (PDF). Unicode.org. Retrieved 24 May 2019.
External links
SI Brochure: Unit of time (second)
National Research Council of Canada: Cesium fountain clock Archived 5 December 2021 at the Wayback Machine
National Research Council of Canada: Optical frequency standard based on a single trapped ion (archived 23 December 2013)
National Research Council of Canada: Optical frequency comb (archived 27 June 2013)
National Physical Laboratory: Time and frequency Optical atomic clocks