Герц ( обозначение: Гц ) — единица частоты в Международной системе единиц (СИ), эквивалентная одному событию (или циклу ) в секунду . [1] [a] Герц — это производная единица СИ , выражение которой в базовых единицах СИ равно s −1 , что 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 .
Герц эквивалентен одному циклу в секунду . Международный комитет мер и весов определил второе как «продолжительность9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия -133» [3] [4] и затем добавляет: «Следовательно, сверхтонкое расщепление в основном состоянии атом цезия 133 точно9 192 631 770 герц , ν вчс Cs =9 192 631 770 Гц . Размерность единицы герц равна 1/время (Т -1 ). Выражается в базовых единицах СИ, единицей является обратная секунда (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 в определенное время.1 Гц , или можно сказать, что человеческое сердце бьется с частотой1,2 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 как1 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 частоту вращения1 Гц . Соответствие между частотой f с единицей герца и угловой скоростью ω с единицей радиан в секунду:
Герц назван в честь Генриха Герца . Как и в случае с любой единицей СИ , названной в честь человека, ее символ начинается с заглавной буквы (Гц), но при написании полностью 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.
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] Оно было принято Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM) ( Conférence générale des poids et mesures ) в 1960 году, заменив предыдущее название единицы измерения. , «циклы в секунду» (cps), а также связанные с ними 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 проверить ]
В некоторых случаях слово «в секунду» опускалось, поэтому слово «мегациклы» (Mc) использовалось как сокращение от «мегациклов в секунду» (то есть мегагерц (МГц)). [10]
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 отот 20 Гц до20 000 Гц ; среднестатистический взрослый человек может слышать звуки между20 Гц и16 000 Гц . [11] Диапазон ультразвука , инфразвука и других физических вибраций, таких как молекулярные и атомные колебания, простирается от нескольких фемтогерц [12] до терагерцового диапазона [c] и выше. [13]
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 нижнего терагерцового диапазона (промежуточного 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 энергий фотонов : более подробное описание этого и вышеупомянутых диапазонов частот см. в разделе «Электромагнитный спектр» .)
В компьютерах большинство центральных процессоров (ЦП) маркируются по их тактовой частоте , выраженной в мегагерцах ( МГц ) или гигагерцах ( ГГц ). Эта спецификация относится к частоте главного тактового сигнала ЦП . 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 тактов для выполнения одной операции, в то время как другие могут выполнять несколько операций за один цикл. [14] Для персональных компьютеров тактовая частота ЦП находится в диапазоне примерно отот 1 МГц в конце 1970-х ( компьютеры Atari , Commodore , Apple ) до6 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.
Считается , что более высокие частоты, чем префиксы Международной системы единиц, 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 .
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»). [15]
