Hertz
Odvozená jednotka SI · veličina: frekvence
01 · Definice
Hertz chytil v laboratoři rádiové vlny a zemřel v šestatřiceti, aniž stačil rádio spatřit. Jednotku frekvence pojmenovali po něm šestatřicet let po jeho smrti.
Jeden hertz je jedna událost za sekundu. Formálně jde prostě o převrácenou sekundu, ale hertz má přísnou oblast použití: jen periodické děje, v nichž se událost opakuje ve stejných rozestupech. Srdce bije s frekvencí kolem 1 Hz, síť v zásuvce kmitá na 50 Hz, komorní a¹ má 440 Hz, procesor taktuje v gigahertzích. Převrácená sekunda má i jiná jména: stejný rozměr má becquerel pro radioaktivní rozpad a úhlová rychlost v radiánech za sekundu, ale to jsou jiné veličiny a plést je nelze.
Sekunda na mínus první stojí za hertzem, becquerelem i radiánem za sekundu a rozměr při rozlišení nepomůže — rozdíl je v povaze děje. Norma ISO 80000-3 připouští hertz jen pro periodické jevy, ISO 80000-10 přiřazuje becquerel náhodným rozpadům a úhlovou frekvenci předepisuje vyjadřovat v radiánech za sekundu právě proto, aby se činitel dvě pí v zápisu neztratil. Formálně je radián bezrozměrný a rad/s by šlo zkrátit na s⁻¹, jenže pak by otáčky a kmity nebylo na papíře možné rozeznat.
02 · Převod
Zadejte frekvenci — list vydá periodu a vlnovou délku
Frekvence a perioda jsou navzájem převrácené, proto tabulka veličinu obrací, místo aby ji násobila. Otáčky a údery za minutu jsou tytéž cykly, jen vztažené k minutě.
Vlnočet v tabulce není frekvence, ale její spektroskopická náhrada: převrácený centimetr říká, kolik vlnových délek se vejde do centimetru, a na hertze se převádí násobením rychlostí světla. Chemici a spektroskopisté ho užívají proto, že číslo vychází pohodlné: kmit vazby uhlík–kyslík dává 1700 převrácených centimetrů místo jednapadesáti terahertzů.
| Jednotka | Název | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|---|
| Hz | hertz, jednotka SI | 50 | fyzika, technika, hudba |
| kHz | kilohertz | 0,05 | zvuk, dlouhé vlny |
| MHz | megahertz | 5·10⁻⁵ | rozhlas, taktovací frekvence |
| GHz | gigahertz | 5·10⁻⁸ | procesory, Wi-Fi, radary |
| THz | terahertz | 5·10⁻¹¹ | infračervené a viditelné světlo |
| rad/s | radián za sekundu | 314,16 | mechanika, teorie kmitů |
| c/s | cycles per second | 50 | radiotechnika před šedesátými lety |
| kc/s | kilocyklus za sekundu | 0,05 | stupnice lampových přijímačů |
| Mc/s | megacyklus za sekundu | 5·10⁻⁵ | krátkovlnné spojení |
| ot/min | otáčka za minutu | 3000 | hřídele, motory, disky |
| s | perioda v sekundách | 0,02 | kyvadla, mechanika |
| cm⁻¹ | vlnočet | 1,668·10⁻⁹ | spektroskopie, chemie |
Frekvence a perioda jsou navzájem převrácené, proto tabulka veličinu obrací. Radián za sekundu se od hertzu liší činitelem dvě pí: padesát hertzů sítě je 314 radiánů za sekundu
03 · Řády veličin
od dráhy Marsu po kvanta gamaJeden hertz: klidový tep, jeden cyklus za sekundu
04 · Měřicí přístroje
Čím se měří frekvence
Počítá impulsy během vzorového intervalu a dělí jedno druhým. Přesnost závisí zcela na vnitřním krystalu: při sekundové hradlovací době přístroj nemůže znát frekvenci lépe než na jeden údaj, proto se vysoké frekvence měří dělením a nízké měřením periody.
Ukazuje tvar kmitu v čase: frekvence vyjde, když se perioda odpočítá po čtverečcích časové základny. Metoda je hrubší než čítač, zato je vidět sám signál — zkreslení, chvění a to, že kmit vůbec není jediný.
Bliká se známou frekvencí: když se značka na otáčejícím se tělese jeví nehybná, frekvence se shodují. Postup se ničeho nedotýká, a je proto nenahraditelný pro hřídele a lopatky, ale klame — kolo se zastaví i při násobcích, a zkušený mechanik vždy ověřuje při dvojnásobku.
Neměří frekvenci, nýbrž ji určuje: ochlazené atomy cesia se vyhazují mikrovlnnou dutinou a oscilátor se ladí na rezonanci. Právě takové přístroje drží světový čas, zatímco optické etalony na stronciu a ytterbiu jsou už stokrát přesnější.
05 · Pravidla zápisu
Velké H, malé z a žádné „za sekundu“
Značka je odvozena od příjmení, proto je první písmeno velké a druhé malé: Hz, ne HZ a ne hz. Název jednotky se v textu píše malým písmenem — hertz. Předpony se sázejí bez mezery a v předepsané velikosti: kHz s malým k, MHz a GHz s velkým.
Mezi číslem a značkou se sází nedělitelná mezera. Ruská značka je Гц, s velkým Г a malým ц. Násobné předpony sahají až k exa: kilohertz, megahertz, gigahertz, terahertz, petahertz, exahertz; poslední dvě potkáte v optice a rentgenové fyzice. Otáčkovou frekvenci lze podle ISO 80000-3 vyjadřovat v hertzích, počítá-li se jedna otáčka za cyklus, ale technika dává přednost otáčkám za minutu a oba zápisy by se v jednom dokumentu neměly míchat.
06 · Sousední jednotky
Tři jednotky sdílejí s hertzem rozměr převrácené sekundy. Nerozlišuje je počítání, nýbrž to, co se opakuje — a zda se vůbec opakuje.
náhodné rozpady
cykly za sekundu
úhlová frekvence
Z listů Simetria sousedí s hertzem sekunda, jejíž je převrácenou hodnotou, becquerel téhož rozměru a jiného smyslu, radián s jako otáčka za minutu pro otáčení a decibel, jímž se popisuje pokles signálu s frekvencí.
07 · Historický oddíl
Cykly za sekundu, z nichž se stalo příjmení
V Karlsruhe sestavil oscilátor s jiskřištěm a přijímací prstenec pár metrů od něj. V prstenci přeskakovala jiskra v taktu výbojů oscilátoru: vlna prošla vzduchem a byla zachycena. Její délku změřil Hertz podle stojatého obrazce u stěny laboratoře — vyšla metrová.
Půl století psala radiotechnika cycles per second a na stupnicích přijímačů stály kilocykly a megacykly. Označení bylo průhledné, ale těžkopádné, a v každém jazyce vypadalo jinak — společný symbol neexistoval.
Mezinárodní elektrotechnická komise navrhla nazvat jednotku hertzem, ale zvyk držel pevně: kilocykly zmizely ze stupnic teprve na konci šedesátých let, poté co Generální konference zařadila hertz do Mezinárodní soustavy.
Astronomickou definici sekundy nahradili atomovou: frekvenci přechodu v cesiu-133 prohlásili za přesný počet hertzů. Od té chvíle přestal být hertz v podstatě odvozen od sekundy — spíše naopak.
Hertz pokládal své pokusy za zbytečné
V roce 1887 dostal v přijímacím obvodu jiskru z výboje ve vysílacím a dokázal, že elektromagnetické vlny předpovězené Maxwellem existují. Na otázku po užitku odpovídal, že v tom není žádný praktický smysl — je to jen potvrzení teorie. Za osm let začali Popov a Marconi vysílat signály, a v době, kdy po něm pojmenovali jednotku frekvence, spojovalo rádio už kontinenty. Dnes se v hertzích měří všechno od taktu procesoru po frekvenci gravitačních vln.
Katalog · měřicí jednotky
List pro každou veličinu
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními názvy a jednotky mimo soustavu, bez nichž se neobejde technika ani běžný život. Každá má svůj list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 14 jazycích.
Odvozené jednotky SI s vlastním názvem
otevřen list hertzuZákladní jednotky SI
terakotou — sekunda, kterou hertz obracíFrekvence v jiných zápisech
Jazyk listu
14 jazyků. Značka Hz je mezinárodní, síťová frekvence však nikoli: padesát hertzů v Evropě a Asii, šedesát v Americe a Japonsku — list doplní místní hodnotu.