Frekvencija
Frekvencija (od: latinski: frequentare – posjećivati, često činiti) je broj oscilacija u sekundi, to se npr. u elektrotehnici odnosi na naizmjeničnu električnu struju, u elektromagnetizmu na elektromagnetne talase (npr. svjetlost), u akustici na zvuk itd.[1]Uopćeno, osim u tehnici, frekvencija se odnosi i na činjenice i stanja koja se dešavaju sa određenim brojem ponavljanja pa se tako pojam frekvencija se može odnositi i na saobraćaj (prolazak određenog broja vozila u jedinici vremena na određenom mjestu), u medicini (za broj otkucaja srca, moždane talase) i sl.[2]Frekvencija se u tehnici označava simbolom f. Može se definirati i kao broj ponavljanja određenog događaja. Međunarodna jedinica za frekvenciju u Međunarodnom sistemu mjernih jedinica (SI) je Hz (herc, nazvana u čast njemačkog fizičara Hertza). Dakle, broj ciklusa nekog talasa, neke druge oscilacije ili vibracije u sekundi, izražava se u hercima (broj ciklusa u sekundi).
ili: 1 Hz = 1 s−1
Kao alternativa, može se mjeriti vremenski interval između početnih instanci dva sukcesivna događaja (period) i tako izračunati frekvencija kao recipročna vrijednost trajanja datog događaja:[3][4] Dakle:
Ovdje T označava period. Rezultat se izražava također u jedinici herc (Hz), gdje 1 Hz označava događaj koji se dogodio jedanput u jednoj sekundi.
Instrumenti koji se koriste za mjerenje frekvencije su osciloskop i frekvencmetar. Osciloskop se može koristiti za komplementarna mjerenja, gdje se ne zahtijeva izrazita preciznost. Tamo gdje je potrebna velika preciznost mjerenja koristi se frekvencmetar, njime se mjeri frekvencija i vrijeme a pojedini modeli su opremljeni i elektroničkim sklopovima koji mogu generirati različite frekvencije, prema postavkama koje se zahtijevaju mjerenjem.[5][6]
Primjeri
Svjetlost
Boja vidljive svjetlosti određena je njenom frekvencijom:
- Crvena svjetlost: 4×1014 Hz
- Ljubičasta: 8×1014 Hz
Između ove dvije nalaze ostale dugine boje. Niže frekvencije svjetlosti (infracrvena svjetlost) nisu vidljive ljudskom oku. Na još nižim frekvencijama nalaze se mikrotalasi a ispod njih su radiotalasi.Ultraljubičasti zraci su elektromagnetni talasi više frekvencije, također nevidljivi ljudskom oku. Rendgenski talasi (zračenje, X-zraci) su na višoj frekvenciji od ultraljubičastih a gama zraci na još višoj.Talasna dužina ovih talasa je obrnuto proporcionalna njihovoj frekvenciji. Elektromagnetni talasi se najbrže kreću kroz vakuum, gdje imaju brzinu svjetlosti (oko 300.000 km/s):[7][8]
Dakle, frekvencija f elektromagnetnih talasa prilikom kretanja kroz vakuum je:[9]
gdje je brzina svjetlosti c - brzina propagacije (prostiranja, širenja) talasa, a λ - talasna dužina. Analogno tome:
Frekvencija koja se odnosi na kvant elektromagnetne energije predstavlja se formulom:[9]
gdje je E energija kvanta a h je Planckova konstanta.
Zvuk
Frekvencije zvuka koje ljudsko uho može osjetiti nalaze se u području od oko 20 Hz do 20 kHz. Najosjetljivije je uho mlade osobe. Kod starijih, zbog postepenog gubljenja elastičnosti bubne opne, sposobnost registrovanja viših frekvencija slabi. Neke životinjske vrste kao što su psi, a naročito slijepi miševi, mogu registrovati i mnogo više frekvencije (ultrazvučne frekvencije). Sa druge strane, za npr. slonove, duboki tonovi (infrazvuk) su važniji jer njima mogu komunicirati na velikim udaljenostima.[10][11]
Za razliku od svjetlosti, zvuk se ne može prostirati kroz vakuum (jer se radi o vrsti vibracija koje se treperenjem prenose sa čestice na česticu a u vakuumu one nisu prisutne). Zvuk se prostire većom brzinom kroz gušće materijale:[12]
- brzina zvuka u zraku: oko 331 m/s
- brzina zvuka u čistoj vodi: oko 1481 m/s
- brzina zvuka u čeliku: oko 6000 m/s