เฮิรตซ์
หน่วยอนุพัทธ์ SI · ปริมาณ: ความถี่
01 · นิยาม
เฮิรตซ์จับคลื่นวิทยุได้ในห้องปฏิบัติการและเสียชีวิตเมื่ออายุสามสิบหก โดยไม่ทันได้เห็นวิทยุ หน่วยของความถี่ได้ชื่อของเขาสามสิบหกปีหลังจากที่เขาจากไป
หนึ่งเฮิรตซ์คือหนึ่งเหตุการณ์ต่อวินาที ในทางรูปแบบมันเป็นเพียงส่วนกลับของวินาที แต่ขอบเขตการใช้งานของเฮิรตซ์นั้นเข้มงวด คือใช้กับปรากฏการณ์ที่เกิดซ้ำเป็นคาบเท่านั้น ที่เหตุการณ์ซ้ำในช่วงเวลาเท่ากัน หัวใจเต้นด้วยความถี่ราว 1 Hz ไฟบ้านในปลั๊กสั่นที่ 50 Hz เสียงมาตรฐาน a¹ คือ 440 Hz และหน่วยประมวลผลเดินจังหวะที่ระดับกิกะเฮิรตซ์ ส่วนกลับของวินาทียังมีชื่ออื่นอีก มิติเดียวกันนี้เป็นของเบ็กเคอเรลสำหรับการสลายกัมมันตรังสี และของความเร็วเชิงมุมในหน่วยเรเดียนต่อวินาที แต่ทั้งสองเป็นปริมาณคนละอย่าง และปนกันไม่ได้
วินาทียกกำลังลบหนึ่งยืนอยู่เบื้องหลังเฮิรตซ์ เบ็กเคอเรล และเรเดียนต่อวินาที และมิติก็ช่วยแยกไม่ได้ ความต่างอยู่ที่ธรรมชาติของปรากฏการณ์ มาตรฐาน ISO 80000-3 ยอมให้ใช้เฮิรตซ์กับปรากฏการณ์เป็นคาบเท่านั้น ISO 80000-10 มอบเบ็กเคอเรลให้แก่การสลายแบบสุ่ม และกำหนดให้แสดงความถี่เชิงมุมเป็นเรเดียนต่อวินาที ก็เพื่อไม่ให้ตัวคูณสองพายหายไปจากการเขียนนั่นเอง ในทางรูปแบบเรเดียนไม่มีมิติ และ rad/s ย่อเป็น s⁻¹ ก็ได้ แต่เมื่อนั้นรอบกับการสั่นจะแยกกันไม่ออกบนหน้ากระดาษ
02 · การแปลงหน่วย
ใส่ความถี่ แล้วแผ่นข้อมูลจะให้คาบและความยาวคลื่น
ความถี่กับคาบเป็นส่วนกลับกัน ตารางจึงพลิกปริมาณกลับแทนที่จะคูณ รอบและจังหวะต่อนาทีคือรอบเดียวกัน เพียงแต่คิดเทียบกับนาที
เลขคลื่นในตารางไม่ใช่ความถี่ แต่เป็นตัวแทนของมันในทางสเปกโทรสโกปี ส่วนกลับของเซนติเมตรบอกว่าในหนึ่งเซนติเมตรมีความยาวคลื่นบรรจุอยู่กี่ลูก และแปลงเป็นเฮิรตซ์ได้ด้วยการคูณความเร็วแสง นักเคมีและนักสเปกโทรสโกปีใช้มันเพราะตัวเลขออกมาสะดวก การสั่นของพันธะคาร์บอน-ออกซิเจนให้ 1700 ส่วนกลับเซนติเมตร แทนที่จะเป็นห้าสิบเอ็ดเทระเฮิรตซ์
| หน่วย | ชื่อ | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|---|
| Hz | เฮิรตซ์ หน่วย SI | 50 | ฟิสิกส์ วิศวกรรม ดนตรี |
| kHz | กิโลเฮิรตซ์ | 0.05 | เสียง คลื่นยาว |
| MHz | เมกะเฮิรตซ์ | 5·10⁻⁵ | วิทยุ ความถี่สัญญาณนาฬิกา |
| GHz | กิกะเฮิรตซ์ | 5·10⁻⁸ | หน่วยประมวลผล ไวไฟ เรดาร์ |
| THz | เทระเฮิรตซ์ | 5·10⁻¹¹ | อินฟราเรดและแสงที่มองเห็น |
| rad/s | เรเดียนต่อวินาที | 314.16 | กลศาสตร์ ทฤษฎีการสั่น |
| c/s | cycles per second | 50 | วิทยุก่อนทศวรรษ 1960 |
| kc/s | กิโลรอบต่อวินาที | 0.05 | หน้าปัดเครื่องรับหลอดสุญญากาศ |
| Mc/s | เมกะรอบต่อวินาที | 5·10⁻⁵ | การสื่อสารคลื่นสั้น |
| รอบ/นาที | รอบต่อนาที | 3000 | เพลา มอเตอร์ จานหมุน |
| s | คาบเป็นวินาที | 0.02 | ลูกตุ้ม กลศาสตร์ |
| cm⁻¹ | เลขคลื่น | 1.668·10⁻⁹ | สเปกโทรสโกปี เคมี |
ความถี่กับคาบเป็นส่วนกลับของกันและกัน ตารางจึงพลิกปริมาณกลับ เรเดียนต่อวินาทีต่างจากเฮิรตซ์ด้วยตัวคูณสองพาย ห้าสิบเฮิรตซ์ของไฟบ้านคือ 314 เรเดียนต่อวินาที
03 · อันดับของขนาด
จากวงโคจรของดาวอังคารถึงควอนตัมแกมมาหนึ่งเฮิรตซ์: ชีพจรขณะพัก หนึ่งรอบต่อวินาที
04 · เครื่องมือวัด
วัดความถี่ด้วยอะไร
มันนับพัลส์ในช่วงเวลามาตรฐานแล้วนำมาหารกัน ความแม่นยำขึ้นอยู่กับผลึกควอตซ์ภายในทั้งหมด ที่ประตูเวลาหนึ่งวินาที เครื่องไม่อาจรู้ความถี่ได้ละเอียดกว่าหนึ่งการนับ ความถี่สูงจึงวัดด้วยการหารความถี่ ส่วนความถี่ต่ำวัดด้วยการจับคาบ
มันแสดงรูปร่างของการสั่นตามเวลา ความถี่ได้มาจากการนับคาบตามช่องของการกวาดสัญญาณ วิธีนี้หยาบกว่าเครื่องนับ แต่เห็นตัวสัญญาณเอง ทั้งความเพี้ยน การสั่นไหว และข้อเท็จจริงที่ว่าการสั่นนั้นไม่ได้มีเพียงหนึ่งเดียวเลย
มันกะพริบด้วยความถี่ที่รู้ค่า เมื่อรอยหมายบนวัตถุที่หมุนดูเหมือนหยุดนิ่ง ความถี่ทั้งสองก็ตรงกัน วิธีนี้ไม่แตะต้องสิ่งใดจึงแทนไม่ได้สำหรับเพลาและใบพัด แต่ก็หลอกได้ เพราะล้อจะดูหยุดที่ความถี่ทวีคูณด้วย ช่างที่ชำนาญจึงตรวจซ้ำที่สองเท่าเสมอ
มันไม่วัดความถี่ แต่กำหนดความถี่ อะตอมซีเซียมที่ทำให้เย็นถูกโยนขึ้นผ่านโพรงไมโครเวฟ แล้วปรับออสซิลเลเตอร์ให้เข้าสู่การกำทอน เครื่องเช่นนี้เองที่รักษาเวลาของโลก ขณะที่มาตรฐานเชิงแสงบนสตรอนเชียมและอิตเทอร์เบียมแม่นยำกว่าหลายร้อยเท่าแล้ว
05 · กฎการเขียน
H ตัวใหญ่ z ตัวเล็ก และไม่มี «ต่อวินาที»
สัญลักษณ์มาจากนามสกุล ตัวอักษรแรกจึงเป็นตัวใหญ่และตัวที่สองเป็นตัวเล็ก คือ Hz ไม่ใช่ HZ และไม่ใช่ hz ชื่อหน่วยในเนื้อความเขียนด้วยตัวเล็ก คือ hertz คำอุปสรรคเรียงติดกันโดยไม่เว้นวรรคและใช้ตัวอักษรตามที่กำหนด kHz ใช้ k ตัวเล็ก ส่วน MHz และ GHz ใช้ตัวใหญ่
ระหว่างตัวเลขกับสัญลักษณ์ให้ใช้ช่องว่างที่ไม่ตัดบรรทัด สัญลักษณ์ภาษารัสเซียคือ Гц ด้วย Г ตัวใหญ่และ ц ตัวเล็ก คำอุปสรรคทวีคูณไปถึงเอกซะ กิโลเฮิรตซ์ เมกะเฮิรตซ์ กิกะเฮิรตซ์ เทระเฮิรตซ์ เพตะเฮิรตซ์ เอกซะเฮิรตซ์ สองคำหลังพบในทัศนศาสตร์และฟิสิกส์รังสีเอกซ์ ความถี่การหมุนตาม ISO 80000-3 แสดงเป็นเฮิรตซ์ได้ หากนับหนึ่งรอบเป็นหนึ่งคาบ แต่งานวิศวกรรมนิยมรอบต่อนาที และไม่ควรปนสองแบบนี้ในเอกสารเดียวกัน
06 · หน่วยข้างเคียง
สามหน่วยใช้มิติส่วนกลับของวินาทีร่วมกับเฮิรตซ์ สิ่งที่แยกพวกมันออกจากกันไม่ใช่การคำนวณ แต่คือว่าอะไรกันแน่ที่เกิดซ้ำ และเกิดซ้ำจริงหรือไม่
การสลายแบบสุ่ม
รอบต่อวินาที
ความถี่เชิงมุม
ใน แผ่นข้อมูลของ Simetrium อยู่ติดกับเฮิรตซ์ วินาที ซึ่งมันเป็นส่วนกลับของสิ่งนั้น เบ็กเคอเรล มิติเดียวกันแต่ความหมายอื่น เรเดียน s เป็นรอบต่อนาที สำหรับการหมุน และ เดซิเบล ซึ่งใช้บรรยายการลดลงของสัญญาณตามความถี่
07 · ภาคประวัติ
รอบต่อวินาทีที่กลายเป็นนามสกุล
ที่คาร์ลสรูเออเขาประกอบตัวสั่นที่มีช่องประกายไฟ และวางวงแหวนรับไว้ห่างออกไปไม่กี่เมตร ประกายไฟในวงแหวนกระโดดตามจังหวะการคายประจุของตัวสั่น คลื่นข้ามอากาศมาแล้วและถูกจับได้ ความยาวคลื่นนั้นเฮิรตซ์วัดจากภาพคลื่นนิ่งที่ผนังห้องปฏิบัติการ ปรากฏว่าราวหนึ่งเมตร
วงการวิทยุเขียน cycles per second อยู่ครึ่งศตวรรษ และบนหน้าปัดเครื่องรับก็มีกิโลรอบกับเมกะรอบ การเขียนแบบนี้ชัดเจนแต่เทอะทะ และหน้าตาต่างกันไปในแต่ละภาษา จึงไม่มีสัญลักษณ์ร่วมกัน
คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยไฟฟ้าเทคนิคเสนอให้เรียกหน่วยนี้ว่าเฮิรตซ์ แต่ความเคยชินยึดแน่น กิโลรอบหายไปจากหน้าปัดเมื่อปลายทศวรรษหกสิบเท่านั้น หลังจากที่ที่ประชุมใหญ่บรรจุเฮิรตซ์เข้าสู่ระบบหน่วยระหว่างประเทศ
นิยามทางดาราศาสตร์ของวินาทีถูกแทนที่ด้วยนิยามเชิงอะตอม ความถี่ของการเปลี่ยนสถานะในซีเซียม-133 ถูกประกาศเป็นจำนวนเฮิรตซ์ที่แน่นอน นับแต่นั้นเฮิรตซ์ก็เลิกเป็นหน่วยที่อนุมานจากวินาทีโดยเนื้อแท้ กลับกันเสียมากกว่า
เฮิรตซ์เห็นว่าการทดลองของตนไร้ประโยชน์
ในปี 1887 เขาได้ประกายไฟในวงจรรับจากการคายประจุในวงจรส่ง และพิสูจน์ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แมกซ์เวลล์ทำนายไว้นั้นมีอยู่จริง เมื่อถูกถามถึงประโยชน์ เขาตอบว่าไม่มีความหมายในทางปฏิบัติเลย เป็นเพียงการยืนยันทฤษฎีเท่านั้น แปดปีต่อมาโปปอฟและมาร์โคนีเริ่มส่งสัญญาณ และเมื่อหน่วยของความถี่ได้ชื่อของเขา วิทยุก็เชื่อมทวีปเข้าด้วยกันแล้ว ทุกวันนี้เฮิรตซ์ใช้วัดทุกอย่าง ตั้งแต่จังหวะของหน่วยประมวลผลไปจนถึงความถี่ของคลื่นความโน้มถ่วง
สารบัญ · หน่วยวัด
แผ่นข้อมูลสำหรับทุกปริมาณ
หน่วยฐานเอสไอเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะยี่สิบสองหน่วย และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นของตน คือ นิยาม การแปลงหน่วย เครื่องมือ และกฎการเขียน ใน 28 ภาษา
หน่วยอนุพัทธ์เอสไอที่มีชื่อเฉพาะ
เปิดแผ่นข้อมูลของเฮิรตซ์อยู่หน่วยฐานเอสไอ
สีดินเผาคือวินาที ซึ่งเฮิรตซ์พลิกกลับความถี่ในการเขียนแบบอื่น
ภาษาของแผ่นข้อมูล
28 ภาษา สัญลักษณ์ Hz เป็นสากล แต่ความถี่ของไฟบ้านไม่เป็นเช่นนั้น ห้าสิบเฮิรตซ์ในยุโรปและเอเชีย หกสิบในอเมริกาและญี่ปุ่น แผ่นข้อมูลจะใส่ค่าท้องถิ่นให้