Biežums ir tas, cik bieži notikums atkārtojas noteiktā laika periodā.
Fizikā viļņa frekvence ir viļņa viļņu viļņu viļņu viļņu skaits, kas vienā sekundē šķērso kādu punktu (viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa viļņa griests ir viļņa maksimums).
Hercs (simbols Hz) ir frekvences mērvienība.
Attiecību starp frekvenci un viļņa garumu izsaka formula:
f = v / λ {\displaystyle f=v/\lambda } 
kur v ir ātrums un λ {\displaystyle \lambda } 
(lambda) ir viļņa garums. Gaismas viļņu frekvences formula ir f = c / λ {\displaystyle f=c/\lambda }, 
kur c ir gaismas ātrums.
Visi elektromagnētiskie viļņi vakuumā pārvietojas ar gaismas ātrumu, bet, ceļojot caur vidi, kas nav vakuums, tie pārvietojas ar mazāku ātrumu. Citi viļņi, piemēram, skaņas viļņi, pārvietojas ar daudz mazāku ātrumu, un tie nevar pārvietoties vakuumā.
Elektromagnētiskie viļņi ir, piemēram, gaismas viļņi, radioviļņi, infrasarkanais starojums, mikroviļņi un gamma viļņi.
Kas ir frekvence un kā to sauc
Frekvence (parasti apzīmē ar f) norāda, cik reižu periodisks process atkārtojas vienā sekundē. Matemātiski frekvence ir apgrieztais periods:
f = 1 / T
kur T ir periods (sekundēs). Mērvienība hercs (Hz) nozīmē "reizes sekundē": 1 Hz = 1 s⁻¹.
Mērvienības un prefiksi
- 1 Hz = 1 s⁻¹
- 1 kHz (kilohercs) = 10³ Hz
- 1 MHz (megahercs) = 10⁶ Hz
- 1 GHz (gigahercs) = 10⁹ Hz
- 1 THz (terahercs) = 10¹² Hz
Frekvences, viļņa garuma un ātruma saistība
Viļņiem pastāv attiecība starp ātrumu v, frekvenci f un viļņa garumu λ:
f = v / λ
Ja viļņa ātrums v ir zināms (piemēram, gaismas ātrums vakuumā c), šo formulu var pārkārtot, lai atrastu viļņa garumu:
λ = v / f
Elektromagnētiskajiem viļņiem vakuumā v = c (apm. 299 792 458 m/s), tāpēc bieži lieto formulu f = c / λ. Ievērojiet, ka, iejūkot viļnim caur materiālu, tā ātrums mainās (piemēram, v = c / n, kur n ir materiāla lūmena rādītājs), bet frekvence paliek nemainīga — mainās viļņa garums materiālā.
Praktiskie piemēri un biežuma diapazoni
- Elektriskā sadale: parasti 50 Hz vai 60 Hz maiņstrāva.
- Cilvēka dzirde: aptuvenais diapazons 20 Hz – 20 kHz.
- AM radio: aptuveni 530 kHz – 1700 kHz.
- FM radio: aptuveni 88 MHz – 108 MHz.
- Mobilās sakari (cellular): dažādas frekvences desmitos MHz līdz vairākiem GHz.
- Mikroviļņi: apmēram 1 GHz – 300 GHz (izmanto, piemēram, satelītu sakaros, radarā, mikroviļņu krāsnīs).
- Redzamā gaisma: viļņa garumi apm. 380–750 nm, kas atbilst frekvencēm apm. 400–790 THz.
- Gamma starojums: ļoti augstas frekvences, lielas enerģijas fotoni.
Frekvence, harmonikas un stāvviļņi
Daudzi viļņu un oscilāciju procesi var radīt harmonikas — frekvenču komponentes, kas ir veselu skaitļu reizinājumi pamatfrekvencei. Stāvviļņi veidojas, ja viļņi atlec pret robežu tā, ka viļņu garumi un telpa atbilst noteiktiem nosacījumiem; stāvviļņu pamatfrekvence un harmonikas nosaka, piemēram, stīgu instrumentu skaņu.
Doplera efekts un frekences maiņa
Doplera efekts apraksta frekvences izmaiņu, kad starp avotu un novērotāju pastāv relatīvs kustības ātrums. Kustoties avotam pret novērotāju, novērotā frekvence palielinās; kustoties prom — samazinās. Tas ir pamanāms, piemēram, automašīnas sirēnas skaņā vai astronomijā (zvaigžņu sarkanā vai zilā nobīde).
Kā mēra frekvenci
Frekvenci nosaka ar frekvences skaitītājiem (frequency counters), osciloskopiem, spektra analizatoriem vai, akustiskajos mērījumos, ar mikrofonu un digitālo apstrādi. Optiskā reģionā izmanto fotodetektorus un lāzera tehnoloģijas.
Kopsavilkums
Frekvence ir pamattermiskais lielums viļņu un periodisku procesu raksturošanai. Zinot frekvenci un ātrumu, var aprēķināt viļņa garumu, un pretēji. Frekvence tiek mērīta hercos (Hz), un tās diapazons no ļoti zema (Hz un mazāk) līdz ļoti augstai (THz un vairāk) nosaka viļņu fiziskās īpašības un pielietojumus.
