Hertz
Afledt SI-enhed · størrelse: frekvens
01 · Definition
Hertz fangede radiobølger i sit laboratorium og døde som seksogtredive-årig uden at nå at se radioen. Enheden for frekvens fik hans navn seksogtredive år efter hans død.
Én hertz er én begivenhed per sekund. Formelt er det blot det omvendte sekund, men hertzen har et strengt anvendelsesområde: kun periodiske forløb, hvor begivenheden gentages med lige mellemrum. Hjertet slår med omkring 1 Hz, nettet i stikkontakten svinger med 50 Hz, kammertonen a¹ ligger på 440 Hz, en processor takter i gigahertz. Det omvendte sekund har også andre navne: samme dimension har becquerel for radioaktivt henfald og vinkelhastigheden i radianer per sekund, men det er forskellige størrelser, og forveksle dem må man ikke.
Sekundet i minus første potens står bag hertz, becquerel og radian per sekund, og dimensionen hjælper ikke med at skille dem ad — forskellen ligger i forløbets natur. ISO 80000-3 tillader kun hertz for periodiske fænomener, ISO 80000-10 knytter becquerel til tilfældige henfald og foreskriver at vinkelfrekvensen angives i radianer per sekund netop for at faktoren to pi ikke går tabt i skriften. Formelt er radianen dimensionsløs, og rad/s kunne forkortes til s⁻¹, men så ville omdrejninger og svingninger ikke længere kunne skelnes på papiret.
02 · Omregning
Indtast en frekvens — databladet giver periode og bølgelængde
Frekvens og periode er hinandens omvendte, derfor vender tabellen størrelsen i stedet for at gange den. Omdrejninger og slag per minut er de samme cyklusser, blot regnet per minut.
Bølgetallet i tabellen er ingen frekvens, men dens spektroskopiske stedfortræder: den omvendte centimeter siger, hvor mange bølgelængder der er i en centimeter, og regnes om til hertz ved multiplikation med lysets hastighed. Kemikere og spektroskopikere bruger det, fordi tallet bliver bekvemt: svingningen i bindingen kulstof-ilt giver 1700 omvendte centimeter i stedet for enoghalvtreds terahertz.
| Enhed | Navn | Værdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|---|
| Hz | hertz, SI-enhed | 50 | fysik, teknik, musik |
| kHz | kilohertz | 0,05 | lyd, langbølger |
| MHz | megahertz | 5·10⁻⁵ | radio, klokfrekvenser |
| GHz | gigahertz | 5·10⁻⁸ | processorer, wi-fi, radar |
| THz | terahertz | 5·10⁻¹¹ | infrarødt og synligt lys |
| rad/s | radian per sekund | 314,16 | mekanik, svingningslære |
| c/s | cycles per second | 50 | radioteknik før tresserne |
| kc/s | kilocyklus per sekund | 0,05 | skalaer på rørmodtagere |
| Mc/s | megacyklus per sekund | 5·10⁻⁵ | kortbølgeforbindelser |
| omdr/min | omdrejning per minut | 3000 | aksler, motorer, skiver |
| s | periode i sekunder | 0,02 | penduler, mekanik |
| cm⁻¹ | bølgetal | 1,668·10⁻⁹ | spektroskopi, kemi |
Frekvens og periode er hinandens omvendte, derfor vender tabellen størrelsen. Radianen per sekund adskiller sig fra hertzen med faktoren to pi: nettets halvtreds hertz er 314 radianer per sekund
03 · Størrelsesordener
fra Mars’ bane til gammakvanterÉn hertz: hvilepulsen, én cyklus per sekund
04 · Måleinstrumenter
Hvad frekvens måles med
Den tæller impulser i et normalinterval og dividerer det ene med det andet. Nøjagtigheden hviler helt på den indre krystal: på et sekunds portid kan instrumentet ikke kende frekvensen bedre end på én optælling, derfor måles høje frekvenser ved division og lave ved perioden.
Det viser svingningens form i tiden: frekvensen fås, når perioden er talt af på tidsbasens tern. Metoden er grovere end en tæller, men selve signalet ses — forvrængning, jitter og det forhold at svingningen slet ikke er enkelt.
Det blinker med kendt frekvens: når mærket på et roterende legeme synes at stå stille, stemmer frekvenserne. Metoden rører ingenting og er derfor uundværlig for aksler og skovle, men den bedrager — hjulet står også stille ved multipla, og en erfaren mekaniker kontrollerer altid ved det dobbelte.
Det måler ikke en frekvens, det fastlægger en: nedkølede cæsiumatomer kastes op gennem et mikrobølgehulrum, og oscillatoren stilles ind på resonansen. Netop sådanne instrumenter holder verdenstiden, mens optiske normaler på strontium og ytterbium allerede er hundreder af gange bedre.
05 · Skriveregler
Stort H, lille z, og intet „per sekund“
Betegnelsen er dannet af et efternavn, derfor er første bogstav stort og det andet lille: Hz, ikke HZ og ikke hz. Enhedens navn skrives i teksten med lille — hertz. Præfikser sættes uden mellemrum og i den rette størrelse: kHz med lille k, MHz og GHz med stort.
Mellem tal og betegnelse står et hårdt mellemrum. Den russiske betegnelse er Гц, med stort Г og lille ц. De mangedoblende præfikser rækker op til exa: kilohertz, megahertz, gigahertz, terahertz, petahertz, exahertz; de to sidste møder man i optikken og røntgenfysikken. Omdrejningsfrekvens må ifølge ISO 80000-3 angives i hertz, hvis man regner én omdrejning som en cyklus, men teknikken foretrækker omdrejninger per minut, og de to skrivemåder bør ikke blandes i samme dokument.
06 · Naboenheder
Tre enheder deler dimensionen omvendt sekund med hertzen. Det, der skiller dem, er ikke regnestykket, men hvad der gentages — og om det overhovedet gentages.
tilfældige henfald
cyklusser per sekund
vinkelfrekvens
Blandt Simetriums datablade står ved siden af hertzen sekund, som det er den omvendte af, becquerel af samme dimension og anden mening, radian s som omdrejning per minut for rotationen, og decibel, som beskriver hvordan et signal falder af med frekvensen.
07 · Historisk afsnit
Cyklusser per sekund, der blev et efternavn
I Karlsruhe byggede han en svinger med gnistgab og en modtagerring nogle meter derfra. I ringen sprang en gnist i takt med svingerens udladninger: bølgen var gået gennem luften og blevet fanget. Dens længde målte Hertz på det stående billede mod laboratoriets væg — den viste sig at være omkring en meter.
I et halvt århundrede skrev radioteknikken cycles per second, og på modtagernes skalaer stod kilocyklusser og megacyklusser. Betegnelsen var gennemskuelig, men uhåndterlig, og den så forskellig ud på hvert sprog — noget fælles symbol fandtes ikke.
Den Internationale Elektrotekniske Kommission foreslog at kalde enheden hertz, men vanen holdt fast: kilocyklusserne forsvandt først fra skalaerne mod slutningen af tresserne, efter at Generalkonferencen havde optaget hertzen i Det Internationale Enhedssystem.
Sekundets astronomiske definition blev afløst af en atomar: frekvensen for overgangen i cæsium-133 blev erklæret et nøjagtigt antal hertz. Fra det øjeblik var hertzen i sagens natur ikke længere afledt af sekundet — snarere omvendt.
Hertz anså sine forsøg for unyttige
I 1887 fik han en gnist i modtagerkredsen fra en udladning i senderkredsen og beviste, at de elektromagnetiske bølger, Maxwell havde forudsagt, findes. På spørgsmålet om nytten svarede han, at der ikke var nogen praktisk mening i det overhovedet — det var blot en bekræftelse af teorien. Otte år senere begyndte Popov og Marconi at sende signaler, og da enheden for frekvens fik hans navn, forbandt radioen allerede kontinenter. I dag måles alt i hertz, fra en processors takt til frekvensen af gravitationsbølger.
Katalog · måleenheder
Et datablad for hver størrelse
Syv SI-grundenheder, toogtyve afledte med egne navne og de enheder uden for systemet, som hverken teknikken eller hverdagen klarer sig uden. Hver har sit eget blad: definition, omregning, instrumenter, skriveregler. På 14 sprog.
Afledte SI-enheder med eget navn
databladet for hertz er åbnetSI-grundenheder
i terrakotta — sekundet, som hertzen vender omFrekvensen i andre skrivemåder
Databladets sprog
14 sprog. Betegnelsen Hz er international, men netfrekvensen er ikke: halvtreds hertz i Europa og Asien, tres i Amerika og Japan — databladet indsætter den lokale værdi.