Hertz
Härledd SI-enhet · storhet: frekvens
01 · Definition
Hertz fångade radiovågor i sitt laboratorium och dog vid trettiosex års ålder, utan att hinna se radion. Enheten för frekvens fick hans namn trettiosex år efter hans död.
En hertz är en händelse per sekund. Formellt är det bara den inverterade sekunden, men hertzen har ett strängt användningsområde: enbart periodiska förlopp, där händelsen upprepas med lika mellanrum. Hjärtat slår med ungefär 1 Hz, nätet i uttaget svänger med 50 Hz, kammartonen a¹ ligger på 440 Hz, en processor klockar i gigahertz. Den inverterade sekunden har också andra namn: samma dimension har becquerel för radioaktivt sönderfall och vinkelhastigheten i radianer per sekund, men det är skilda storheter och förväxla dem får man inte.
Sekunden upphöjd till minus ett står bakom hertz, becquerel och radian per sekund, och dimensionen hjälper inte att skilja dem åt — skillnaden ligger i förloppets natur. ISO 80000-3 tillåter hertz endast för periodiska företeelser, ISO 80000-10 knyter becquerel till slumpmässiga sönderfall, och föreskriver att vinkelfrekvensen anges i radianer per sekund just för att faktorn två pi inte ska gå förlorad i skriften. Formellt är radianen dimensionslös och rad/s skulle kunna kortas till s⁻¹, men då blev varv och svängningar omöjliga att skilja på pappret.
02 · Omräkning
Skriv in en frekvens — databladet ger period och våglängd
Frekvens och period är varandras invers, därför vänder tabellen på storheten i stället för att multiplicera den. Varv och slag per minut är samma cykler, bara räknade per minut.
Vågtalet i tabellen är ingen frekvens utan dess spektroskopiska ersättare: den inverterade centimetern säger hur många våglängder som ryms i en centimeter, och räknas om till hertz genom multiplikation med ljushastigheten. Kemister och spektroskopister använder det för att talet blir behändigt: svängningen hos bindningen kol–syre ger 1700 inverterade centimeter i stället för femtioen terahertz.
| Enhet | Namn | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|---|
| Hz | hertz, SI-enhet | 50 | fysik, teknik, musik |
| kHz | kilohertz | 0,05 | ljud, långvågor |
| MHz | megahertz | 5·10⁻⁵ | radio, klockfrekvenser |
| GHz | gigahertz | 5·10⁻⁸ | processorer, wifi, radar |
| THz | terahertz | 5·10⁻¹¹ | infrarött och synligt ljus |
| rad/s | radian per sekund | 314,16 | mekanik, svängningslära |
| c/s | cycles per second | 50 | radioteknik före sextiotalet |
| kc/s | kilocykel per sekund | 0,05 | skalor på rörmottagare |
| Mc/s | megacykel per sekund | 5·10⁻⁵ | kortvågsförbindelser |
| varv/min | varv per minut | 3000 | axlar, motorer, skivor |
| s | period i sekunder | 0,02 | pendlar, mekanik |
| cm⁻¹ | vågtal | 1,668·10⁻⁹ | spektroskopi, kemi |
Frekvens och period är varandras invers, därför vänder tabellen på storheten. Radianen per sekund skiljer sig från hertzen med faktorn två pi: nätets femtio hertz är 314 radianer per sekund
03 · Storleksordningar
från Mars bana till gammakvantaEn hertz: vilopulsen, en cykel per sekund
04 · Mätinstrument
Vad frekvens mäts med
Den räknar pulser under ett normalintervall och delar det ena med det andra. Noggrannheten hänger helt på den inre kristallen: på en sekunds grindtid kan instrumentet inte veta frekvensen bättre än på en räkning, därför mäts höga frekvenser genom delning och låga genom perioden.
Det visar svängningens form i tiden: frekvensen fås när perioden räknats av på tidbasens rutor. Metoden är grövre än en räknare, men själva signalen syns — distorsion, jitter och det faktum att svängningen inte alls är en enda.
Det blinkar med känd frekvens: när märket på en roterande kropp tycks stå stilla stämmer frekvenserna. Metoden rör inget och är därför oersättlig för axlar och skovlar, men den bedrar — hjulet står stilla även vid multiplar, och en van mekaniker kontrollerar alltid vid dubbla.
Det mäter ingen frekvens utan fastställer en: kylda cesiumatomer kastas upp genom en mikrovågskavitet och oscillatorn ställs in på resonansen. Just sådana instrument håller världstiden, medan optiska normaler på strontium och ytterbium redan är hundratals gånger bättre.
05 · Skrivregler
Stort H, litet z, och inget ”per sekund”
Beteckningen är bildad av ett efternamn, därför är första bokstaven stor och den andra liten: Hz, inte HZ och inte hz. Enhetens namn skrivs i löptext med liten bokstav — hertz. Prefixen sätts utan mellanrum och i rätt storlek: kHz med litet k, MHz och GHz med stort.
Mellan tal och beteckning står ett hårt mellanslag. Den ryska beteckningen är Гц, med stort Г och litet ц. De mångfaldigande prefixen når upp till exa: kilohertz, megahertz, gigahertz, terahertz, petahertz, exahertz; de två sista möter man i optiken och röntgenfysiken. Varvfrekvens får enligt ISO 80000-3 anges i hertz om man räknar ett varv som en cykel, men tekniken föredrar varv per minut, och de två skrivsätten bör inte blandas i samma dokument.
06 · Grannenheter
Tre enheter delar dimensionen inverterad sekund med hertzen. Det som skiljer dem åt är inte räknandet utan vad som upprepas — och om det upprepas alls.
slumpmässiga sönderfall
cykler per sekund
vinkelfrekvens
Bland Simetriums datablad står intill hertzen sekund, vars invers den är, becquerel av samma dimension och annan mening, radian s som varv per minut för rotationen, och decibel, som beskriver hur en signal faller av med frekvensen.
07 · Historisk del
Cykler per sekund som blev ett efternamn
I Karlsruhe byggde han en svängare med gnistgap och en mottagarring några meter bort. I ringen hoppade en gnista i takt med svängarens urladdningar: vågen hade gått genom luften och blivit fångad. Dess längd mätte Hertz på den stående bilden mot laboratoriets vägg — den blev omkring en meter.
I ett halvt sekel skrev radiotekniken cycles per second, och på mottagarnas skalor stod kilocykler och megacykler. Beteckningen var genomskinlig men otymplig, och i varje språk såg den olik ut — någon gemensam symbol fanns inte.
Internationella elektrotekniska kommissionen föreslog att enheten skulle heta hertz, men vanan satt hårt: kilocyklerna försvann från skalorna först mot slutet av sextiotalet, sedan Generalkonferensen tagit in hertzen i Internationella måttenhetssystemet.
Sekundens astronomiska definition ersattes av en atomär: frekvensen för övergången i cesium-133 förklarades vara ett exakt antal hertz. Från den stunden var hertzen i sak inte längre härledd ur sekunden — snarare tvärtom.
Hertz ansåg sina försök vara onyttiga
År 1887 fick han en gnista i mottagarkretsen från en urladdning i sändarkretsen och visade att de elektromagnetiska vågor Maxwell förutsagt finns. På frågan om nyttan svarade han att det inte fanns någon praktisk mening alls i saken — det var bara en bekräftelse av teorin. Åtta år senare började Popov och Marconi sända signaler, och när enheten för frekvens fick hans namn band radion redan samman kontinenter. I dag mäts allt i hertz, från en processors klocka till frekvensen hos gravitationsvågor.
Katalog · måttenheter
Ett datablad för varje storhet
Sju SI-basenheter, tjugotvå härledda med egna namn och de enheter utanför systemet som varken tekniken eller vardagen klarar sig utan. Var och en har sitt eget blad: definition, omräkning, instrument, skrivregler. På 14 språk.
Härledda SI-enheter med eget namn
databladet för hertz är öppetSI-basenheter
i terrakotta — sekunden, som hertzen vänder påFrekvensen i andra skrivsätt
Databladets språk
14 språk. Beteckningen Hz är internationell, men nätfrekvensen är det inte: femtio hertz i Europa och Asien, sextio i Amerika och Japan — databladet sätter in det lokala värdet.