Что такое звук? Как устроено ухо? Что значит герц и децибел? Как устроен микрофон?

Единица СИ для частоты

Эта статья посвящена единице измерения. Для использования в других целях см. Герц (значения).

Здесь перенаправляются «Гц» и «Мегагерцы». Для использования в других целях см. Гц (значения) и Мегагерцы (значения).

Сверху вниз: индикаторы мигают частоты ж
= 0,5 Гц, 1,0 Гц и 2,0 Гц, то есть с частотой 0,5, 1,0 и 2,0 мигания в секунду соответственно. Время между каждой вспышкой —
период
T — определяется как1⁄
ж
(в взаимный из
ж
), то есть 2, 1 и 0,5 секунды соответственно. (Изображение отредактировано и настроено на симметричный импульс синхронизации с помощью GIMP)

В герц

(символ:
Гц
) это производная единица из частота в Международная система единиц (SI) и определяется как один цикл в секунду.[1] Он назван в честь Генрих Рудольф Герц, первый человек, предоставивший убедительные доказательства существования электромагнитные волны. Герцы обычно выражаются в кратные: килогерцы (103 Гц, кГц), мегагерцы (106 Гц, МГц), гигагерцы (109 Гц, ГГц), терагерц (1012 Гц, ТГц), петагерцы (1015 Гц, пГц), эксагерцы (1018 Гц, Гц) и зеттахерц (1021 Гц, Гц).

Некоторые из наиболее частых применений устройства приведены в описании синусоидальные волны и музыкальные тона, особенно те, которые используются в радио- и приложения, связанные со звуком. Он также используется для описания тактовые частоты на котором работают компьютеры и другая электроника. Единицы измерения иногда также используются как представление энергии через энергия фотона уравнение (E

=
час
ν), причем один герц эквивалентен
час
джоули.

Определение

Герц определяется как один цикл в секунду. В Международный комитет мер и весов определил второй как «длительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния цезий-133 атом »[2][3] а затем добавляет: «Отсюда следует, что сверхтонкое расщепление в основном состоянии атома цезия 133 составляет точно 9 192 631 770 герц, ν (hfs Cs) = 9 192 631 770 Гц». Размерность единицы герц — 1 / время (1 / T). Выражается в базовых единицах СИ, это 1 / секунда (1 / с). Проблемы могут возникнуть из-за того, что единицы измерения угла (цикл или радиан) опущены в системе СИ.[4][5][6][7]

В английском языке «герц» также используется во множественном числе.[8] В системе СИ частота Гц может быть с префиксом; обычно используемые кратные — кГц (килогерцы, 103 Гц), МГц (мегагерцы, 106 Гц), ГГц (гигагерцы, 109 Гц) и ТГц (терагерц, 1012 Гц). Один герц просто означает «один цикл на второй»(обычно подсчитывается полный цикл); 100 Гц означает» сто циклов в секунду «и т. д. Единица измерения может применяться к любому периодическому событию — например, можно сказать, что часы тикают в 1 Гц, или можно сказать, что человеческое сердце бить при 1,2 Гц.

Появление скорость апериодического или же стохастический события выражаются в ответная секунда

или же
обратная секунда
(1 / с или с−1) в целом или, в частном случае, радиоактивный распад, в беккерели.[9] Тогда как 1 Гц — это 1 цикл в секунду, 1 Бк — 1 апериодическое радионуклидное событие в секунду.

Хотя угловая скорость, угловая частота и все единицы герц имеют размерность 1 / с, угловая скорость и угловая частота не выражаются в герцах,[10] а скорее в соответствующей угловой единице, такой как радиан в секунду. Таким образом, диск, вращающийся со скоростью 60 оборотов в минуту (об / мин), считается вращающимся со скоростью 2π рад / с или же

1 Гц, где первый измеряет угловая скорость а последняя отражает количество
полный
оборотов в секунду. Преобразование частоты
ж
измеряется в герцах, а угловая скорость
ω
измеряется в радианы в секунду это
ω = 2 π ж {displaystyle omega = 2pi f,} и ж = ω 2 π {displaystyle f = {frac {omega} {2pi}},} .
Герц назван в честь Генрих Герц. Как и с каждым единица названа в честь человека, ее символ начинается с верхний регистр буква (Гц), но при написании полностью соответствует правилам использования заглавных букв имя нарицательное; т.е. «герц

«становится заглавным в начале предложения и в заголовках, но в остальном — в нижнем регистре.

Как это влияет на глаза?

Теперь ты знаешь, что такое герцы в телевизоре и на что они влияют, стоит разобраться и во влиянии на здоровье. Не рекомендуется проводить перед экраном с раскадровкой менее 50 Гц долгое время. От этого появляются головные боли и усталость глаз. Но в продаже найти такие модели уже практически невозможно. Современная техника обладает оптимальными параметрами, она относительно безопасна для здоровья человека. При этом не стоит смотреть даже самый современный телевизор с расстояния менее полутора метров.

История

Герц назван в честь немецкого физика. Генрих Герц (1857–1894), внесшие важный научный вклад в изучение электромагнетизм. Название было установлено Международная электротехническая комиссия (IEC) в 1930 году.[11] Он был принят Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) (Conférence générale des poids et mesures

) в 1960 году, заменив прежнее название агрегата,
циклов в секунду
(cps) вместе с соответствующими мультипликаторами, в первую очередь
килоциклов в секунду
(kc / s) и
мегациклов в секунду
(Мс / с), а иногда
киломегациклов в секунду
(км / с). Период, термин
циклов в секунду
был в значительной степени заменен
герц
к 1970-м годам. Один журнал для любителей,
Электроника иллюстрирована
, заявили о своем намерении придерживаться традиционных единиц kc., Mc. и т. д.[12]

Какой бывает?

Минимальный индекс составляет от 50 до 90, такие дисплеи будут самыми недорогими. На экране не получится разглядеть каждую деталь, более того, во время динамичных сцен изображение может расплываться, будто бы смазываться. На таком телевизоре будет некомфортно смотреть фильмы, так как придется постоянно напрягать глаза. К тому же появляется мерцание, которое не только утомляет органы зрения, но и вредит их здоровью.

Оптимальным считается уровень 100-200, это современный класс герцовки, и модели с ним очень востребованные. Они становятся лидерами продаж, так как предоставляют оптимальное сочетание качества и стоимости устройства. Представлены в разных ценовых сегментах, могут быть как средними по цене, так и достаточно дорогими.

В некоторых телевизорах индекс достигает 600, это максимальный показатель, и устройства с ним самые дорогие. Однако, во время просмотра сложно найти отличия от предыдущей категории.

Изучая характеристики, не нужно путать обсуждаемый индекс с показателем киносъемки. Она приравнивается к 24 кадрам в секунду, если перевести на индекс, то это будет эквивалентно всего лишь 50.

Приложения

А синусоидальная волна с разной частотой

Сердцебиение является примером не-синусоидальный периодическое явление, которое можно анализировать с точки зрения частоты. Показаны два цикла.

Вибрация

Звук это путешествие продольная волна что представляет собой колебание давление. Люди воспринимают частоту звуковых волн как подача. Каждый музыкальная нота соответствует определенной частоте, которая может быть измерена в герцах. Ухо младенца способно воспринимать частоты от 20 Гц до 20 000 Гц; среднее взрослый человек может слышать звуки от 20 Гц до 16 000 Гц.[13] Диапазон УЗИ, инфразвук и другие физические вибрации, такие как молекулярный и атомные колебания простирается от нескольких фемтогерц[14] в терагерц классифицировать[15] и дальше.[16]

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение часто описывается его частотой — количеством колебания перпендикулярного электрического и магнитного полей в секунду — выражается в герцах.

Радиочастотное излучение обычно измеряется в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Свет это электромагнитное излучение, которое еще выше по частоте и имеет частоты в диапазоне десятков (инфракрасный) до тысяч (ультрафиолетовый) терагерц. Электромагнитное излучение с частотами в низком терагерцовом диапазоне (промежуточное между наиболее высокими обычно используемыми радиочастотами и длинноволновым инфракрасным светом) часто называют терагерцовое излучение. Существуют даже более высокие частоты, например, гамма излучение, который может быть измерен в эксагерцах (ЭГц). (По историческим причинам частоты света и более высокочастотного электромагнитного излучения обычно определяются в терминах их длины волн или же фотон энергии: более подробно об этом и вышеупомянутых диапазонах частот см. электромагнитный спектр.)

Компьютеры

Дополнительная информация о том, почему частота, в том числе в гигагерцах (ГГц) и т. Д., Является ошибочным индикатором скорости для компьютеров: Миф о мегагерцах

В компьютерах большинство центральные процессоры (CPU) обозначаются по их тактовая частота выражается в мегагерцах (106 Гц) или гигагерц (109 Гц). Эта спецификация относится к частоте главного процессора. тактовый сигнал. Этот сигнал прямоугольная волна, которое представляет собой электрическое напряжение, которое периодически переключается между низким и высоким логическими значениями. Поскольку герц стал основной единицей измерения, принятой широкими массами для определения производительности процессора, многие эксперты критиковали этот подход, который, как они утверждают, является ошибочным. легко управляемый тест. Некоторые процессоры используют несколько периодов синхронизации для выполнения одной операции, в то время как другие могут выполнять несколько операций за один цикл.[17] Для персональных компьютеров тактовая частота ЦП варьировалась примерно от 1 МГц в конце 1970-х (Atari, Коммодор, Компьютеры Apple) до 6 ГГц в Микропроцессоры IBM POWER.

Разные компьютерные автобусы, такой как фронтальный автобус подключение ЦП и Северный мост, также работают на различных частотах в мегагерцовом диапазоне.

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты дискретных событий

Частота дискретных колебаний ($n$) — это физическая величина, которая равна количеству действий (событий) в единицу времени. Если время, которое занимает одно событие обозначить как $\tau $, то частота дискретных событий равна:

\[n=\frac{1}{\tau }\left(3\right).\]

Из определения (3) следует, что обратная секунда (секунда в минус первой степени) — единица измерения частоты дискретных событий:

\[\left[n\right]=\frac{1}{с}.\]

Секунда в минус первой степени равна частоте дискретных событий, если за время, равное одной секунде происходит одно событие.

Кратные SI

SI, кратные герцам (Гц)

Более высокие частоты, чем Международная система единиц обеспечивает приставки, которые, как полагают, возникают естественным образом в частотах квантово-механических колебаний высокоэнергетических или, что то же самое, массивных частиц, хотя они не наблюдаются напрямую и должны быть выведены из их взаимодействия с другими явлениями. По соглашению они обычно выражаются не в герцах, а в единицах эквивалентной энергии кванта, которая пропорциональна частоте в разы. Постоянная Планка.

Примечания и ссылки

1. «герц». (1992). Словарь английского языка American Heritage
   (3-е изд.), Бостон: Houghton Mifflin.
2. «Брошюра СИ: Таблица 3. Связанные производные единицы СИ со специальными названиями и символами».
3. «[Постановления] CIPM, 1964 — Атомные и молекулярные стандарты частоты» (PDF). Брошюра SI, Приложение 1.
4. Mohr, J.C .; Филлипс, У. Д. (2015). «Безразмерные единицы в СИ». Метрология
   .
   52
   (1): 40–47. arXiv:1409.2794. Bibcode:2015Метро..52 … 40М. Дои:10.1088/0026-1394/52/1/40.
5. Миллс, И. М. (2016). «В единицах радиан и цикл для угла плоскости величины». Метрология
   .
   53
   (3): 991–997. Bibcode:2016Метро..53..991М. Дои:10.1088/0026-1394/53/3/991.
6. «Единицы СИ необходимо реформировать, чтобы избежать путаницы». От редакции. Природа
   .
   548
   (7666): 135. 7 августа 2011 г. Дои:10.1038 / 548135b. PMID 28796224.
7. П. Р. Бункер; И. М. Миллс; Пер Дженсен (2019). «Постоянная Планка и ее единицы». J Quant Spectrosc Radiat Transfer
   .
   237
   : 106594. Bibcode:2019JQSRT.23706594B. Дои:10.1016 / j.jqsrt.2019.106594.
8. Руководство NIST по единицам СИ — 9 правил и стилей для написания названий единиц, Национальный институт стандартов и технологий
9. «(d) Герц используется только для периодических явлений, а беккерель (Бк) используется только для случайных процессов в активности, относящейся к радионуклиду». «МБМВ — Таблица 3». BIPM. Получено 24 октября 2012.
10. «Брошюра SI, раздел 2.2.2, параграф 6». Архивировано из оригинал 1 октября 2009 г.
11. «История МВЦ». Iec.ch. 15 сентября 1904 г.. Получено 28 апреля 2012.
12. Картрайт, Руфус (март 1967). Бисон, Роберт Г. (ред.). «Успех испортит Генриха Герца?» (PDF). Электроника иллюстрирована
    . Fawcett Publications, Inc., стр. 98–99.
13. Эрнст Терхардт (20 февраля 2000 г.). «Доминирующая область спектра». Mmk.e-technik.tu-muenchen.de. Архивировано из оригинал 26 апреля 2012 г.. Получено 28 апреля 2012.
14. «Звуковые волны в черной дыре — Управление научной миссии». science.nasa.go.
15. Атомные колебания обычно порядка десятков терагерц
16. «Звуковые волны в черной дыре — Управление научной миссии». science.nasa.go.
17. Асаравала, Амит (30 марта 2004 г.). «Удачный танец, Гигагерц». Проводной
    . Получено 28 апреля 2012.
18. Консорциум Unicode (2019). «Стандарт Unicode 12.0 — Совместимость с CJK Диапазон: 3300–33FF ❱» (PDF). Unicode.org
    . Получено 24 мая 2022.