Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья посвящена единице измерения. Для использования в других целях, см Герц (значения) .
Здесь перенаправляются "Гц" и "Мегагерцы". Для использования в других целях, см Гц (значения) и Мегагерц (значения) .

Герц
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаЧастота
СимволГц
Названный в честьГенрих Герц
В базовых единицах СИс −1
Сверху вниз: индикаторы мигают с частотой f = 0,5 Гц , 1,0 Гц и 2,0 Гц, т. Е. С частотой 0,5, 1,0 и 2,0 мигания в секунду соответственно. Время между каждой вспышка - период  Т - дается 1 / е ( обратной из F  ), то есть 2, 1 и 0,5 секунды соответственно. (Изображение отредактировано и настроено на симметричный синхронизирующий импульс с помощью GIMP)

Герц (символ: Гц ) является производная единица из частоты в Международной системе единиц (СИ) и определяется как один цикл в секунду . [1] Он назван в честь Генриха Рудольфа Герца , первого человека, предоставившего убедительное доказательство существования электромагнитных волн . Герцы обычно выражаются в нескольких единицах: килогерцы (10 3 Гц, кГц), мегагерцы (10 6 Гц, МГц), гигагерцы (10 9 Гц, ГГц), терагерцы (10 12 Гц, ТГц), петагерцы (10 15 Гц, PHz). ), эксагерцы (1018 Гц, EHZ) и zettahertz (10 21 Гц, ZHZ).

Некоторые из наиболее распространенных применений устройства - это описание синусоидальных волн и музыкальных тонов , особенно тех, которые используются в приложениях, связанных с радио и аудио. Он также используется для описания тактовых частот, с которыми работают компьютеры и другая электроника. Единицы измерения иногда также используются как представление энергии через уравнение энергии фотонов ( E = h ν), где один герц эквивалентен h джоулям.

Определение [ править ]

Герц определяется как один цикл в секунду . Международный Комитет мер и весов определил второй как «продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения , соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния цезия -133 атома» [2] [3] и затем добавляет: «Отсюда следует, что сверхтонкое расщепление в основном состоянии атома цезия 133 составляет точно 9 192 631 770 герц, ν (hfs Cs) = 9 192 631 770 Гц». Размерность единицы герц - 1 / время (1 / T). Выражается в базовых единицах СИ, это 1 / секунда (1 / с). Проблемы могут возникнуть из-за того, что единицы измерения угла (цикл или радиан) опущены в системе СИ. [4] [5] [6][7]

В английском языке «герц» также используется во множественном числе. [8] Как единица СИ, к Гц может быть добавлен префикс ; обычно используемые кратные: кГц (килогерцы, 10 3  Гц), МГц (мегагерцы, 10 6  Гц), ГГц (гигагерцы, 10 9  Гц) и ТГц (терагерцы, 10 12  Гц). Один герц просто означает «один цикл в секунду » (обычно подсчитывается полный цикл); 100 Гц означает «сто циклов в секунду» и так далее. Устройство может быть применено к любому периодического событие, например, часы, можно сказать, тик с частотой 1 Гц, или человеческое сердце, можно сказать, такт при 1,2 Гц.

Частота возникновения апериодических или случайных событий выражается в обратной секунде или обратной секунде (1 / с или с -1 ) в целом или, в конкретном случае радиоактивного распада , в беккерелях . [9] Принимая во внимание, что 1 Гц - это один цикл в секунду , 1 Бк - одно апериодическое радионуклидное событие в секунду.

Несмотря на то, что угловая скорость , угловая частота и единицы герц имеют размерность 1 / с, угловая скорость и угловая частота выражаются не в герцах [10], а в соответствующих угловых единицах, таких как радианы в секунду . Таким образом, диск, вращающийся со скоростью 60 оборотов в минуту (об / мин), считается вращающимся со скоростью 2 π  рад / с или 1 Гц, где первый измеряет угловую скорость, а второй отражает количество полных оборотов в секунду. Преобразование между частотой f, измеренной в герцах, и угловой скоростью ω, измеренной в радианах. в секунду

и .

Герц назван в честь Генриха Герца . Как и каждый SI единицу имени для человека, его символ начинается с верхним регистром буквами (Гц), но при записи в полном объеме следует правилам для капитализации нарицательного ; т. е. « герц » пишется с заглавной буквы в начале предложения и в заголовках, но в остальном - в нижнем регистре.

История [ править ]

Герц назван в честь немецкого физика Генриха Герца (1857–1894), внесшего важный научный вклад в изучение электромагнетизма . Название было установлено Международной электротехнической комиссии (МЭК) в 1935 году [11] Он был принят Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) ( Conférence женераль де мер и весов ) в 1960 году, заменив прежнее название для блока , циклов в секунду (cps), а также связанных с ними кратных величин , в первую очередь килоциклов в секунду (kc / s) и мегациклов в секунду (Mc / s), а иногда и киломегациклов в секунду(км / с). К 1970-м годам термин « циклы в секунду» в значительной степени был заменен на « герц ». Один журнал для любителей , Electronics Illustrated , заявил о своем намерении придерживаться традиционных устройств kc., Mc. И т. Д. [12]

Приложения [ править ]

Синусоидальной волны с различной частотой
Сердцебиение - это пример несинусоидального периодического явления, которое можно проанализировать с точки зрения частоты. Показаны два цикла.

Вибрация [ править ]

Звук - это бегущая продольная волна, представляющая собой колебание давления . Люди воспринимают частоту звуковых волн как высоту звука . Каждой музыкальной ноте соответствует определенная частота, которую можно измерить в герцах. Ухо младенца способно воспринимать частоты от 20 Гц до 20 000 Гц; средний взрослый человек может слышать звуки от 20 Гц до 16 000 Гц. [13] Диапазон ультразвука , инфразвука и других физических колебаний, таких как колебания молекул и атомов, простирается от нескольких фемтогерц [14] дотерагерцовый диапазон [15] и выше. [16]

Электромагнитное излучение [ править ]

Электромагнитное излучение часто описывается его частотой - числом колебаний перпендикулярного электрического и магнитного полей в секунду - выраженной в герцах.

Радиочастотное излучение обычно измеряется в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Свет - это еще более высокочастотное электромагнитное излучение, которое имеет частоты в диапазоне от десятков ( инфракрасный ) до тысяч ( ультрафиолетовый ) терагерц. Электромагнитное излучение с частотами в низком терагерцовом диапазоне (промежуточное между наиболее высокими обычно используемыми радиочастотами и длинноволновым инфракрасным светом) часто называют терагерцовым излучением . Существуют даже более высокие частоты, например, у гамма-лучей., который может быть измерен в эксагерцах (ЭГц). (По историческим причинам частоты света и более высокочастотного электромагнитного излучения чаще задаются в терминах их длин волн или энергии фотонов : для более подробного рассмотрения этого и вышеуказанных частотных диапазонов см. Электромагнитный спектр .)

Компьютеры [ править ]

Дополнительная информация о том, почему частота, включая гигагерцы (ГГц) и т. Д., Является ошибочным индикатором скорости для компьютеров: миф о мегагерцах

В компьютерах большинство центральных процессоров (ЦП) маркируются с точки зрения их тактовой частоты, выраженной в мегагерцах (10 6 Гц) или гигагерцах (10 9 Гц). Эта спецификация относится к частоте основного тактового сигнала ЦП . Этот сигнал представляет собой прямоугольную волну , представляющую собой электрическое напряжение, которое через равные промежутки времени переключается между низкими и высокими логическими значениями. Поскольку герц стал основной единицей измерения, принятой широкими массами для определения производительности процессора, многие эксперты критиковали этот подход, который, как они утверждают, является легко управляемым эталоном.. Некоторые процессоры используют несколько периодов синхронизации для выполнения одной операции, в то время как другие могут выполнять несколько операций за один цикл. [17] Для персональных компьютеров тактовая частота ЦП варьировалась от примерно 1 МГц в конце 1970-х ( компьютеры Atari , Commodore , Apple ) до 6 ГГц в микропроцессорах IBM POWER .

Различные компьютерные шины , такие как лицевая шина, соединяющая ЦП и северный мост , также работают на различных частотах в мегагерцовом диапазоне.

Кратные SI [ править ]

SI, кратные герцам (Гц)
ПодмножественныеКратные
ЦенитьСимвол SIИмяЦенитьСимвол SIИмя
10 -1 ГцdHzдецигерц10 1 ГцдаГцдекагерц
10 -2 ГцcHzсантигерц10 2 ГцГцгектогерц
10 -3 ГцмГцмиллигерц10 3 ГцкГцкилогерц
10 -6 ГцмкГцмикрогерц10 6 ГцМГцмегагерц
10 -9 ГцнГцнаногерц10 9 ГцГГцгигагерц
10 −12 Гцпгцпикогерц10 12 ГцТГцтерагерц
10 −15 ГцfHzфемтогерц10 15 ГцPHzпетагерц
10 −18 ГцaHzаттогерц10 18 ГцEHzэксагерц
10 −21 ГцzHzзептогерц10 21 ГцZHzзеттахерц
10 −24 ГцyHzйоктогерц10 24 ГцYHzйоттахерц
Обычные единицы с префиксом выделены жирным шрифтом.

Считается, что более высокие частоты, чем префиксы Международной системы единиц, естественным образом возникают в частотах квантово-механических колебаний высокоэнергетических или, что то же самое, массивных частиц, хотя они не наблюдаются напрямую и должны быть выведены из их взаимодействия. с другими явлениями. По соглашению они обычно выражаются не в герцах, а в единицах эквивалентной энергии кванта, которая пропорциональна частоте на коэффициент постоянной Планка .

Герц: символы Юникода. [18]
СимволИмяНомер Юникода
㎐Герц (квадрат Гц)U + 3390
㎑Килогерц (Квадрат, КГц)U + 3391
㎒Мегагерцы (квадратные МГц)U + 3392
㎓Гигагерц (Квадратные ГГц)U + 3393
㎔Терагерц (квадратный THZ)U + 3394

См. Также [ править ]

  • Переменный ток
  • Полоса пропускания (обработка сигнала)
  • Электронный тюнер
  • ФЛОПЫ
  • Преобразователь частоты
  • Нормализованная частота (единица)
  • Порядки величины (частоты)
  • Периодическая функция
  • Радиан в секунду
  • Ставка
  • Блок совместимости Unicode CJK, который включает общие единицы СИ для частоты

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ "Герц". (1992). Словарь английского языка американского наследия (3-е изд.), Бостон: Houghton Mifflin.
  2. ^ «Брошюра СИ: Международная система единиц (СИ) § 2.3.1 Базовые единицы» (PDF) (на английском и французском языках) (9-е изд.). BIPM . 2019. стр. 130 . Проверено 2 февраля 2021 года .
  3. ^ «Брошюра SI: Международная система единиц (SI) § Приложение 1. Решения CGPM и CIPM» (PDF) (на английском и французском языках) (9-е изд.). BIPM . 2019. стр. 169 . Проверено 2 февраля 2021 года .
  4. ^ Мор, JC; Филлипс, WD (2015). «Безразмерные единицы в СИ». Метрология . 52 (1): 40–47. arXiv : 1409.2794 . Bibcode : 2015Metro..52 ... 40M . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 52/1/40 . S2CID 3328342 . 
  5. Перейти ↑ Mills, IM (2016). «В единицах радиан и цикл для угла плоскости величины». Метрология . 53 (3): 991–997. Bibcode : 2016Metro..53..991M . DOI : 10.1088 / 0026-1394 / 53/3/991 .
  6. ^ «Единицы СИ необходимо реформировать, чтобы избежать путаницы» . От редакции. Природа . 548 (7666): 135. 7 августа 2011 г. doi : 10.1038 / 548135b . PMID 28796224 . 
  7. ^ PR Бункер; IM Mills; Пер Дженсен (2019). «Постоянная Планка и ее единицы». J Quant Spectrosc Radiat Transfer . 237 : 106594. Bibcode : 2019JQSRT.23706594B . DOI : 10.1016 / j.jqsrt.2019.106594 .
  8. ^ Руководство NIST по единицам СИ - 9 правил и стилей для написания названий единиц , Национальный институт стандартов и технологий
  9. ^ «(d) Герц используется только для периодических явлений, а беккерель (Бк) используется только для случайных процессов в активности, относящейся к радионуклиду». «МБМВ - Таблица 3» . BIPM . Проверено 24 октября 2012 года .
  10. ^ «Брошюра SI, раздел 2.2.2, параграф 6» . Архивировано из оригинала на 1 октября 2009 года.
  11. ^ «История IEC» . Iec.ch . Проверено 6 января 2021 года .
  12. ↑ Картрайт, Руфус (март 1967). Бисон, Роберт Г. (ред.). "Успех испортит Генриха Герца?" (PDF) . Иллюстрированная электроника . Fawcett Publications, Inc., стр. 98–99.
  13. ^ Эрнст Терхардт (20 февраля 2000). «Доминирующая область спектра» . Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Архивировано из оригинального 26 апреля 2012 года . Проверено 28 апреля 2012 года .
  14. ^ "Звуковые волны черной дыры - Управление научной миссии" . science.nasa.go.
  15. ^ Атомные колебания обычно порядка десятков терагерц.
  16. ^ "Звуковые волны черной дыры - Управление научной миссии" . science.nasa.go.
  17. ^ Asaravala, Амит (30 марта 2004). "Удачный танец, Гигагерц" . Проводной . Проверено 28 апреля 2012 года .
  18. ^ Консорциум Unicode (2019). «Стандарт Unicode 12.0 - Совместимость с CJK Диапазон: 3300–33FF ❱» (PDF) . Unicode.org . Проверено 24 мая 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Брошюра SI: Единица времени (секунда)
  • Национальный исследовательский совет Канады: часы с цезиевым фонтаном
  • Национальный исследовательский совет Канады: оптический стандарт частоты на основе одного захваченного иона
  • Национальный исследовательский совет Канады: оптическая частотная гребенка
  • Национальная физическая лаборатория: Оптические атомные часы времени и частоты
  • Онлайн тон-генератор