величина

частота

Число повторений периодического события за единицу времени, например, колебаний или волн.
1 статья · 6 формул

Описание

Частота — это число повторений периодического события за единицу времени, обычно измеряется в герцах (Гц), где 1 Гц соответствует одному циклу в секунду. Это фундаментальное свойство любого периодического явления — от колебания струны гитары до осцилляции электромагнитной волны. Частота определяет высоту звука, цвет света и энергию фотонов.

История

Понятие частоты было формализовано в XVII веке Галилео Галилеем, который наблюдал связь между высотой тона и скоростью колебаний, а позднее — Христианом Гюйгенсом, использовавшим его в своей волновой теории света. Единица «герц» была принята в 1930 году в честь Генриха Герца, экспериментально подтвердившего существование электромагнитных волн.

Как это работает

Для волны частота обратна периоду (времени одного полного колебания). Она связана с длиной волны и скоростью уравнением v = fλ, где v — скорость волны, f — частота, λ — длина волны. В квантовой механике энергия фотона прямо пропорциональна его частоте (E = hf), что связывает частоту с микромиром.

Где применяется

Частота используется в радио- и телевещании, сетях Wi-Fi и сотовой связи, медицинской визуализации (ультразвук) и настройке музыкальных инструментов.

Любопытный факт

Частота реликтового излучения, послесвечения Большого взрыва, была растянута расширением Вселенной от видимого света до микроволн — сдвиг примерно в 1000 раз.

Граф понятий →

Формулы

$$E = h f$$
Энергия фотона равна постоянной Планка, умноженной на частоту.
Что в формуле
EпеременнаяЭнергия фотона — энергия Дж
fпеременнаяЧастота электромагнитной волны — частота Гц
hконстантаФундаментальная постоянная, связывающая энергию с частотой в квантовой механике — постоянная Планка = 6.62607015e-34 Дж·с
$$\frac{\Delta f}{f} = \frac{g \Delta h}{c^2}$$
Частота часов увеличивается с высотой в гравитационном поле.
Что в формуле
ΔfпеременнаяИзменение частоты часов — frequency change Гц
fпеременнаяЧастота часов на опорной высоте — частота Гц
gпеременнаяЛокальное гравитационное ускорение — ускорение свободного падения м/с²
ΔhпеременнаяРазность высот — height difference м
cконстантаСкорость света в вакууме — скорость света = 299792458 м/с
$$\int d\ln f \, h_0^2 \Omega_{\rm GW}(f) \propto \Delta N_{\rm eff}$$
Интегрированный спектр гравитационных волн вносит вклад в эффективное число нейтринных сортов.
Что в формуле
fпеременнаяЧастота гравитационных волн — частота Гц
h_0переменнаяБезразмерная постоянная Хаббла (H_0/100 км/с/Мпк) — reduced hubble constant
Ω_GWпеременнаяПлотность энергии гравитационных волн на логарифмическую частоту — gravitational wave energy density parameter
ΔN_effпеременнаяЭффективное число дополнительных нейтринных сортов — effective neutrino number
∫ d ln fоператорИнтегрирование по логарифмической частоте — logarithmic integral
$$f_{\rm reh} \propto T_{\rm reh}$$
Частота излома гравитационных волн линейно зависит от температуры разогрева.
Что в формуле
f_rehпеременнаяЧастота излома гравитационных волн при разогреве — частота Гц
T_rehпеременнаяТемпература разогрева — температура К
$$\text{ASD}(f) = \sqrt{S(f)}$$
АСП — это квадратный корень из спектральной плотности мощности.
Что в формуле
\text{ASD}(f)переменнаяАмплитудная спектральная плотность на частоте f — amplitude spectral density per root hertz
S(f)переменнаяСпектральная плотность мощности на частоте f — спектральная плотность мощности 1/Гц
fпеременнаяЧастота — частота Гц
\sqrt{}операторМатематическая операция извлечения квадратного корня — квадратный корень
$$\dot{f}_{\mathrm{GW}} = \frac{96}{5} \pi^{8/3} \frac{G^{5/3}}{c^5} \mathcal{M}^{5/3} f_{\mathrm{GW}}^{11/3}$$
Скорость изменения частоты гравитационных волн зависит от чирп-массы.
Что в формуле
\dot{f}_{\mathrm{GW}переменнаяпроизводная частоты гравитационных волн по времени — frequency derivative Гц/с
\mathcal{M}переменнаячирп-масса двойной системы — chirp mass кг
f_{\mathrm{GW}}переменнаячастота гравитационных волн — частота Гц
Gконстантагравитационная постоянная — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²)
cконстантаскорость света в вакууме — скорость света = 299792458 м/с

Статьи по теме · 1

Капля, сжатая потоком, рассказывает о себе
Микроскопический шарик из геля или крошечная капля масла протискивается через узкий канал, стенки которого ритмично сжимаются и разжимаются. Частица то сплющивается, то восстанавливает форму — и по тому, как быстро она это делает, можно узнать её внутреннюю упругость и вязкость.