هرتز
یکای فرعی SI · کمیت: بسامد
01 · تعریف
هرتز موجهای رادیویی را در آزمایشگاهش گرفت و در سیوششسالگی درگذشت، بیآنکه رادیو را ببیند. یکای بسامد سیوشش سال پس از مرگش به نام او خوانده شد.
یک هرتز یعنی یک رویداد در ثانیه. صوریاش همان ثانیهٔ وارون است، اما هرتز میدان کاربرد سختگیرانهای دارد: تنها پدیدههای تناوبی، آنجا که رویداد در فاصلههای برابر تکرار میشود. قلب با حدود 1 Hz میتپد، شبکهٔ پریز با 50 Hz نوسان میکند، نت «لا»ی دیاپازون 440 Hz است، و پردازنده در گیگاهرتز ضرب میگیرد. ثانیهٔ وارون نامهای دیگری هم دارد: همین بُعد را بکرل واپاشی پرتوزا و سرعت زاویهای بر حسب رادیان بر ثانیه دارند، اما اینها کمیتهای دیگریاند و درآمیختنشان روا نیست.
ثانیه به توان منفی یک پشت هرتز و بکرل و رادیان بر ثانیه ایستاده است، و بُعد به جدا کردنشان کمکی نمیکند — تفاوت در سرشت پدیده است. استاندارد ISO 80000-3 هرتز را تنها برای پدیدههای تناوبی روا میدارد، ISO 80000-10 بکرل را به واپاشیهای تصادفی میبندد، و بیان بسامد زاویهای را به رادیان بر ثانیه میسپارد درست از آن رو که ضریب دو پی در نگارش گم نشود. صوریاش رادیان بیبُعد است و rad/s را میشد به s⁻¹ کوتاه کرد، اما آنگاه دور و نوسان بر کاغذ از هم بازشناختنی نمیماندند.
02 · تبدیل
بسامدی وارد کنید — شناسنامه دوره و طول موج را میدهد
بسامد و دوره وارون یکدیگرند، پس جدول به جای ضرب کردن، کمیت را وارون میکند. دور و ضربان بر دقیقه همان چرخههایند، تنها نسبت به دقیقه سنجیده شدهاند.
عدد موج در جدول بسامد نیست بلکه جانشین طیفسنجی آن است: سانتیمتر وارون میگوید چند طول موج در یک سانتیمتر جا میگیرد، و با ضرب در سرعت نور به هرتز بدل میشود. شیمیدانان و طیفشناسان از آن بهره میبرند چون عدد راحت درمیآید: نوسان پیوند کربن و اکسیژن 1700 سانتیمتر وارون میدهد به جای پنجاه و یک تراهرتز.
| یکا | نام | مقدار | کجا دیده میشود |
|---|---|---|---|
| Hz | هرتز، یکای SI | 50 | فیزیک، فن، موسیقی |
| kHz | کیلوهرتز | 0,05 | صوت، موجهای بلند |
| MHz | مگاهرتز | 5·10⁻⁵ | رادیو، بسامدهای ضرب |
| GHz | گیگاهرتز | 5·10⁻⁸ | پردازندهها، وایفای، رادارها |
| THz | تراهرتز | 5·10⁻¹¹ | فروسرخ و نور مرئی |
| rad/s | رادیان بر ثانیه | 314,16 | مکانیک، نظریهٔ نوسان |
| c/s | cycles per second | 50 | فن رادیو پیش از دههٔ شصت |
| kc/s | کیلوچرخه بر ثانیه | 0,05 | صفحهٔ گیرندههای لامپی |
| Mc/s | مگاچرخه بر ثانیه | 5·10⁻⁵ | ارتباط موج کوتاه |
| دور/دقیقه | دور بر دقیقه | 3000 | محورها، موتورها، دیسکها |
| s | دوره بر حسب ثانیه | 0,02 | آونگها، مکانیک |
| cm⁻¹ | عدد موج | 1,668·10⁻⁹ | طیفسنجی، شیمی |
بسامد و دوره وارون یکدیگرند، از این رو جدول کمیت را وارون میکند. رادیان بر ثانیه با ضریب دو پی از هرتز جدا میشود: پنجاه هرتز شبکه یعنی 314 رادیان بر ثانیه
03 · مرتبههای بزرگی
از مدار مریخ تا کوانتومهای گامایک هرتز: نبض در آرامش، یک چرخه در ثانیه
04 · ابزارهای اندازهگیری
بسامد را با چه میسنجند
تپها را در بازهای معیار میشمارد و یکی را بر دیگری تقسیم میکند. دقت یکسره به بلور درونی وابسته است: در دریچهای یکثانیهای دستگاه نمیتواند بسامد را بهتر از یک شمارش بداند، از این رو بسامدهای بالا با تقسیم و پایین با اندازهگیری دوره سنجیده میشوند.
شکل نوسان را در زمان نشان میدهد: بسامد پس از شمردن دوره روی خانههای جاروب به دست میآید. روش از شمارنده درشتتر است، در عوض خود سیگنال دیده میشود — اعوجاج، لرزش، و اینکه نوسان اصلاً یگانه نیست.
با بسامدی معلوم چشمک میزند: وقتی نشانه بر جسم چرخان ساکن به نظر آید، دو بسامد بر هم منطبق شدهاند. روش به چیزی دست نمیزند و از این رو برای محورها و پرهها جایگزینناپذیر است، اما فریب میدهد — چرخ در مضربها هم میایستد، و مکانیک کارآزموده همیشه در دو برابر هم میآزماید.
بسامد را نمیسنجد بلکه آن را تعیین میکند: اتمهای سرد سزیم را از میان کاواک ریزموج بالا میاندازند و نوسانگر را بر تشدید کوک میکنند. درست همین دستگاهها زمان جهانی را نگاه میدارند، حال آنکه معیارهای نوری بر پایهٔ استرانسیم و ایتربیم صدها برابر از آنها دقیقترند.
05 · قواعد نگارش
H بزرگ، z کوچک، و هیچ «بر ثانیه»ای
نماد از نام خانوادگی گرفته شده، پس حرف نخست بزرگ و دومی کوچک است: Hz، نه HZ و نه hz. نام یکا در متن با حرف کوچک میآید — هرتز. پیشوندها بیفاصله و با اندازهٔ درست چیده میشوند: kHz با k کوچک، MHz و GHz با حرف بزرگ.
میان عدد و نماد فاصلهٔ ناشکن میآید. نماد روسی Гц است، با Г بزرگ و ц کوچک. پیشوندهای تکثیرکننده تا اگزا میرسند: کیلوهرتز، مگاهرتز، گیگاهرتز، تراهرتز، پتاهرتز، اگزاهرتز؛ دو تای آخر در اپتیک و فیزیک پرتو ایکس دیده میشوند. بسامد چرخش را بنا بر ISO 80000-3 میتوان به هرتز بیان کرد اگر یک دور یک چرخه شمرده شود، اما فن دور بر دقیقه را ترجیح میدهد و آمیختن این دو نگارش در یک سند روا نیست.
06 · یکاهای همسایه
سه یکا با هرتز در بُعد ثانیهٔ وارون شریکاند. آنچه جدایشان میکند حساب نیست، بلکه این است که چه چیز تکرار میشود — و آیا اصلاً تکرار میشود.
واپاشیهای تصادفی
چرخه بر ثانیه
بسامد زاویهای
از شناسنامههای Simetrium کنار هرتز میایستند ثانیه، که وارون آن است، بکرل با همان بُعد و معنایی دیگر، رادیان s در قالب دور بر دقیقه برای چرخش، و دسیبل، که با آن افت سیگنال با بسامد را وصف میکنند.
07 · بخش تاریخی
چرخههایی در ثانیه که نام خانوادگی شدند
در کارلسروهه نوسانگری با فاصلهٔ جرقه ساخت و حلقهای گیرنده چند متر آنسوتر. در حلقه جرقهای هماهنگ با تخلیههای نوسانگر میجهید: موج از هوا گذشته و به دام افتاده بود. طولش را هرتز از نقش ایستای کنار دیوار آزمایشگاه اندازه گرفت — نزدیک یک متر درآمد.
فن رادیو نیم قرن cycles per second مینوشت و بر صفحهٔ گیرندهها کیلوچرخه و مگاچرخه میایستاد. نگارش روشن بود اما سنگین، و در هر زبان جور دیگری مینمود — نماد مشترکی در کار نبود.
کمیسیون بینالمللی برق پیشنهاد کرد یکا را هرتز بنامند، اما عادت سخت پایید: کیلوچرخهها تنها در پایان دههٔ شصت از صفحهها رخت بربستند، پس از آنکه کنفرانس عمومی هرتز را به نظام بینالمللی افزود.
تعریف نجومی ثانیه را با تعریفی اتمی جایگزین کردند: بسامد گذار در سزیم-133 عددی دقیق از هرتز اعلام شد. از آن لحظه هرتز در گوهر خود دیگر برگرفته از ثانیه نبود — بلکه وارونه.
هرتز آزمایشهایش را بیفایده میدانست
در سال 1887 در مدار گیرنده از تخلیهٔ مدار فرستنده جرقهای گرفت و ثابت کرد موجهای الکترومغناطیسی که ماکسول پیشبینی کرده بود وجود دارند. در پاسخ به پرسش از کاربرد میگفت هیچ معنای عملی در آن نیست — تنها تأییدی بر نظریه است. هشت سال بعد پوپوف و مارکونی به فرستادن نشانه پرداختند، و آنگاه که یکای بسامد را به نام او خواندند، رادیو دیگر قارهها را به هم میپیوست. امروز با هرتز همه چیز سنجیده میشود، از ضرب پردازنده تا بسامد موجهای گرانشی.
فهرست · یکاهای اندازهگیری
شناسنامهای برای هر کمیت
هفت یکای اصلی SI، بیستودو یکای فرعی با نامهای ویژه و یکاهای بیرون دستگاه که نه فناوری از آنها بینیاز است و نه زندگی روزمره. هر یکا برگ خود را دارد: تعریف، تبدیل، ابزارها، قواعد نگارش. به 28 زبان.
یکاهای فرعی SI با نام ویژه
شناسنامهٔ هرتز باز استیکاهای اصلی SI
به رنگ سفالی — ثانیهای که هرتز آن را وارون میکندبسامد در نگارشهای دیگر
زبان شناسنامه
28 زبان. نماد Hz بینالمللی است، اما بسامد شبکه چنین نیست: پنجاه هرتز در اروپا و آسیا، شصت در آمریکا و ژاپن — شناسنامه مقدار محلی را میگذارد.