هرتز
در سال 1887 هاینریش هرتز تالار درس را در کارلسروهه تاریک کرد و به حلقه‌ای سیمی با شکافی بسیار باریک چشم دوخت. هر بار که جرقهٔ نوسانگر در آن سوی اتاق می‌ترقید، در شکاف حلقه هم جرقهٔ کوچکی به طول کسری از میلی‌متر می‌جهید. این نخستین بار بود که موج الکترومغناطیسی آشکار شد. خود هرتز این آزمایش را آزمونی برای نظریهٔ ماکسول می‌دانست و هیچ کاربرد عملی در آن نمی‌دید.
بیش از چهل سال بعد، یکای بسامد به نام او نامیده شد. یک هرتز یعنی یک نوسان در ثانیه. جریان برق در پریز 50 یا 60 بار در ثانیه نوسان می‌کند، سیم لا 440 بار و سیگنال Wi‑Fi حدود 2,4 میلیارد بار.
| نشانه | Hz |
| تعریف | یک نوسان در ثانیه · s⁻¹ · فقط برای فرایندهای تناوبی |
| مقادیر مرجع | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · در 1 Hz بسامد زاویه‌ای 2π rad/s است · 1 Hz — 60 rpm |
| وارد شد | 1930، IEC · در SI از 1960 به جای «چرخه بر ثانیه» |
| استانداردها | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| مقدارهای نمونه | 50 Hz — شبکهٔ برق · 440 Hz — نت لا · 2,4 GHz — Wi‑Fi |
01 · تعریف
چند بار در ثانیه
بسامد f نشان می‌دهد فرایندی چند بار در ثانیه تکرار می‌شود. آونگ، سیم ساز، جریان در سیم، موج نور — هر چیزی که در فاصله‌های زمانی برابر به حالت پیشین خود برمی‌گردد. یکی از این فاصله‌ها را دورهٔ T می‌نامند. بسامد و دوره وارون یکدیگرند: با دورهٔ 0,02 s بسامد 50 Hz است.
در موج، بسامد از راه سرعت با طول موج پیوند دارد. موج رادیویی و نور با سرعت c پیش می‌روند، پس طول موج 2,4 GHz برابر 12,5 cm است. صوت کندتر است و طول موج نت لا حدود 78 cm است.
چگونه بی‌آنکه به قرص دست بزنیم بسامد چرخش آن را بیابیم
قرصی با نشانهٔ سفید در تاریکی می‌چرخد و تنها در لحظهٔ درخش‌های لامپ سمت راست دیده می‌شود. اگر درخش‌ها با دورها هم‌زمان باشند، نشانه هر بار در همان جا قرار می‌گیرد و ساکن به نظر می‌رسد. اگر درخش‌ها کمی کندتر باشند، نشانه آرام به جلو می‌خزد؛ اگر کمی تندتر — به عقب. لغزنده بسامد درخش‌ها را تنظیم می‌کند. روتور سوم با بسامدی ناشناخته می‌چرخد: آن را پیدا کنید.
لغزنده را آهسته جابه‌جا کنید و نشانه را تماشا کنید.
دور موتورها را معمولاً با rpm می‌نویسند — دور در دقیقه. برای رسیدن به هرتز، rpm را بر 60 تقسیم می‌کنند. پنکهٔ 1440 rpm در هر ثانیه 24 دور می‌زند و دیسک سخت 7200 rpm در هر ثانیه 120 دور. موتور القایی روی شبکهٔ 50 Hz کمی کندتر از 3000 rpm می‌چرخد و با دو جفت قطب — حدود 1450.
جرقه در کجای حلقه می‌جهد
در سمت چپ، پیچهٔ القایی نوسانگر هرتز را تغذیه می‌کند: دو میله با گوی‌هایی در سر و شکاف جرقه میان آن‌ها. طول نوسانگر طول موج را تعیین می‌کند که تقریباً دو برابر خود آن است. خط آبی میدان الکتریکی در طول اتاق است و روشنایی نوارها دامنهٔ آن. سمت راست، کنار دیوار، ورقه‌ای از روی قرار دارد. این ورقه موج را بازمی‌تاباند و در اتاق گره‌هایی پدید می‌آید که در آن‌ها میدانی نیست. حلقهٔ سیمی روی پایه گیرنده است. جرقه در شکاف آن به دو چیز بستگی دارد: میدان در آن نقطه و اینکه آیا محیط حلقه با طول موج برابر است. حلقه را می‌توان در صحنه جابه‌جا کرد. سمت راست ذره‌بینی روی شکاف حلقه و شمارندهٔ جرقه‌ها هست.
حلقه در طول اتاق جابه‌جا می‌شود. ببینید جرقه در کجا در شکافش می‌درخشد.
02 · تبدیل
| یکا | مقدار | کجا دیده می‌شود |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
موتوری با یک جفت قطب روی شبکهٔ 50 Hz نزدیک به 3000 rpm می‌چرخد: 50 دور در ثانیه.
در 1 Hz بسامد زاویه‌ای 2π rad/s است، حدود 6,283. اشتباه گرفتن این دو یعنی خطایی بیش از شش برابر.
طول موج Wi‑Fi با 2,4 GHz در خلأ 12,5 cm است، از همین رو آنتن‌های روتر چند سانتی‌متر اندازه دارند.
03 · مرتبه‌های بزرگی
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
05 · قواعد نگارش
06 · یکاهای همسایه
07 · بخش تاریخی
هرتز برابر وارون ثانیه است، اما تنها برای فرایندهای تناوبی به کار می‌رود. برای واپاشی‌های تصادفی هسته‌ها همان وارون ثانیه را بکرل می‌نامند. سرعت زاویه‌ای را با رادیان بر ثانیه می‌نویسند: بسامد 1 Hz با 2π rad/s متناظر است. اگر این کمیت‌ها را با هم اشتباه بگیرید، خطا 6,28 برابر خواهد بود.
از 1967 ثانیه از راه بسامد تعریف می‌شود: 9 192 631 770 دورهٔ تابش اتم سزیم-133. هرتز و ثانیه بر یک عدد تکیه دارند. امروز بسامد را دقیق‌تر از هر کمیت دیگری اندازه می‌گیرند، از همین رو بسیاری از استانداردها به شمارش آن برگردانده می‌شوند.
فهرست کمیت‌ها
همهٔ فهرست ←هفت یکای پایهٔ SI
یک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.
باز کردن فهرست ←