წყლის ტალღებიდან ნაპირზე გადაღებამდე ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომლებიც ატარებენ wi-fi სიგნალებს, რომლებსაც იყენებთ ამ სტატიაში შესასვლელად, ტალღები ჩვენ გარშემოა დასიხშირედაპერიოდიტალღის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია, რომელთა გამოყენება შეგიძლიათ მათი აღსაწერად.
ამაზე მეტიც, სიხშირე და პერიოდი მნიშვნელოვანი ცნებებია ნებისმიერი ტიპის პერიოდული მოძრაობის აღსაწერად, მათ შორის მარტივი ჰარმონიულიც oscillators მოსწონს საქანელები და pendulums, ასე რომ, იმის ცოდნა, თუ რას ნიშნავს და როგორ გამოვთვალოთ ისინი, აბსოლუტურად აუცილებელია დაუფლებისთვის ფიზიკა
კარგი ამბავი ის არის, რომ ორივე ცნება საკმაოდ მარტივია გასაგებად და განტოლებებიც საკმაოდ მარტივია, რომლითაც უნდა იმუშაოთ. სიხშირის განმარტება საკმაოდ ბევრია, რასაც მოელით, კონცეფციისა და ინტუიციური გაგებიდან გამომდინარე სიტყვის სასაუბრო განმარტება და, მიუხედავად იმისა, რომ პერიოდი ცოტათი განსხვავებულია, ისინი მჭიდრო კავშირშია ერთმანეთთან და თქვენ აიღებთ მას სწრაფად
სიხშირის განმარტება
ყოველდღიურ ენაში, რაღაცის სიხშირე არის ის, თუ რამდენად ხშირად ხდება ეს; მაგალითად, კვირის სიხშირე კვირაში ერთია, ხოლო კვებაზე - სამჯერ. ეს არსებითად იგივეა, რაც ფიზიკაში სიხშირის განმარტება, მცირე სხვაობით: რაღაცის სიხშირე არის ობიექტის ან ტალღის ციკლების ან რყევების რაოდენობა დროის ერთეულზე. ეს მაინც გიჩვენებთ რამდენჯერ ხდება რამე, მაგრამ საქმე მოძრავი საგნის ან ტალღის სრული რხევაა და დროის პერიოდი ყოველთვის მეორეა.
სიმბოლოებში, სიხშირევრაღაც არის ნომერინდროის ერთეულში რხევებისტისე:
f = \ frac {n} {t}
სიხშირეები ციტირებულია როგორც რიცხვი ჰერცში (ჰც), გერმანელი ფიზიკოსის ჰენრიხ ჰერცის სახელობის ერთეულში და ის შეიძლება გამოხატავდეს ბაზის (SI) ერთეულებში, როგორც−1 ან "წამში". რხევების რაოდენობა მხოლოდ რიცხვია (ერთეულების გარეშე!), მაგრამ თუ თქვენ ციტირებით 1 ჰერცი სიხშირე, ნამდვილად "წამში ერთი რყევა", ხოლო თუ 10 ჰერცი სიხშირის ციტირებას ახდენთ, თქვით "წამში 10 რხევება". Სტანდარტი გამოიყენება SI პრეფიქსიც, ამიტომ კილოჰერცი (კჰც) არის 1000 ჰერცი, მეგაჰერცი (მეგაჰერცი) არის 1 მილიონი ჰერცი და გიგაჰერცი (გიგაჰერცი) არის 1 მილიარდი ჰერცი
ერთი მნიშვნელოვანი რამ, რაც უნდა გახსოვდეთ არის ის, რომ თითოეულ ტალღაზე უნდა აირჩიოთ საცნობარო წერტილი, რომელსაც ერთი რყევის დაწყებას დაარქმევთ. ეს რხევა დასრულდება ტალღის შესატყვის წერტილში. თითოეული ტალღის მწვერვალის არჩევა, როგორც საცნობარო წერტილი, ჩვეულებრივ უმარტივესი მიდგომაა, მაგრამ სანამ ეს არის ერთი და იგივე წერტილი თითოეულ რყევაზე, სიხშირე იგივე იქნება.
მანძილი ამ ორ შესაბამის რეფერენციულ წერტილს შორის ეწოდებატალღის სიგრძეტალღის, რომელიც ყველა ტალღის კიდევ ერთი მთავარი მახასიათებელია. როგორც ასეთი, სიხშირე შეიძლება განისაზღვროს როგორც ტალღების სიგრძე, რომელიც წამში გადის გარკვეულ წერტილს.
სიხშირის მაგალითები
როგორც დაბალი სიხშირის, ისე მაღალი სიხშირის რხევების რამდენიმე მაგალითის გათვალისწინება დაგეხმარებათ გაეცნოთ საკვანძო კონცეფციას. იფიქრეთ ნაპირზე ტალღების ტრიალზე, ახალი ტალღა ნაპირზე ყოველ ხუთ წამში ტრიალებს; როგორ ამუშავებ სიხშირეს? ზემოთ მოყვანილი ძირითადი ფორმულის საფუძველზე, ერთი რხევის დროს (ანუ ერთი სრული ტალღის სიგრძე, წვეტიდან მწვერვალამდე) ხუთი წამია, მიიღებთ:
f = \ frac {1} {5 \; \ ტექსტი {s}} = 0.2 \; \ ტექსტი {Hz}
როგორც ხედავთ, სიხშირე შეიძლება წამზე ერთზე ნაკლები იყოს!
საქანელაზე მყოფი ბავშვისთვის, რომელიც მოძრაობს წინ და უკან იმ წერტილიდან, სადაც ისინი აიძულა, სრული რხევა არის დრო, რომლითაც უნდა გადაადგილდეს წინ და დაბრუნდეს წერტილის უკანა მხარეს. თუ მას ორი წამი დასჭირდება საწყისი ბიძგიდან, რა სიხშირეა ტვინში? იმავე ფორმულის გამოყენებით მიიღებთ:
f = \ frac {1} {2 \; \ text {s}} = 0,5 \; \ ტექსტი {Hz}
სხვა სიხშირეები უფრო სწრაფია. მაგალითად, განვიხილოთ გიტარის სიმების მოკვეთა, თითოეული რხევა გადის პოზიციიდან რომელიც სტრიქონი გათავისუფლდა, დასვენების მდგომარეობის ზემოთ, დასვენების პოზიციის მეორე მხარეს და უკან მაღლა წარმოიდგინეთ, რომ იგი ასრულებს 100 ასეთ რყევს 0,91 წამში: რა არის სიმების სიხშირე?
ისევ იგივე ფორმულა იძლევა:
f = \ frac {100} {0.91 \; \ text {s}} = 109.9 \; \ text {Hz}
ეს არის დაახლოებით 110 ჰერცი, რაც არის სწორი ბგერა A ნოტის ხმოვანი ტალღისთვის. სიხშირეები ამაზე ბევრად უფრო მაღალია; მაგალითად, რადიოსიხშირული დიაპაზონი ათობით ჰერციდან ასობით გიგაჰერცამდეა!
პერიოდის განმარტება
Პერიოდითტალღა შეიძლება არ იყოს თქვენთვის ნაცნობი ტერმინი, თუ აქამდე არ გისწავლიათ ფიზიკა, მაგრამ მისი განმარტება მაინც საკმაოდ მარტივია.ტალღის პერიოდიდროა საჭიროერთი რხევაუნდა მოხდეს, ან ერთი სრული ტალღის სიგრძისთვის გაიაროს მითითება. ამას გააჩნია SI წამების ერთეული, რადგან ეს არის უბრალოდ მნიშვნელობა დროის ერთეულში. თქვენ გაითვალისწინებთ, რომ ეს არის სიხშირული ერთეულის, ჰერცის (ანუ 1 / Hz) საპასუხო ურთიერთობა და ეს მნიშვნელოვანი ნახავ არის ტალღის სიხშირესა და პერიოდს შორის ურთიერთობის შესახებ.
ურთიერთობა სიხშირესა და პერიოდს შორის
ტალღის სიხშირე და პერიოდი არისპირიქითერთმანეთთან დაკავშირებული, და თქვენ მხოლოდ ერთი მათგანი უნდა იცოდეთ, რომ სხვა გამოიმუშაოთ. ასე რომ, თუ წარმატებით შეაფასეთ ან იპოვნეთ ტალღის სიხშირე, შეგიძლიათ გამოთვალოთ პერიოდი და პირიქით.
ორი მათემატიკური ურთიერთობაა:
f = \ frac {1} {T}
T = \ frac {1} {f}
სადვარის სიხშირე დათარის პერიოდი. სიტყვებით, სიხშირე პერიოდის საპასუხო პროცესია და პერიოდი სიხშირის საპასუხოა. დაბალი სიხშირე ნიშნავს უფრო მეტ პერიოდს, ხოლო უფრო მაღალი სიხშირე ნიშნავს მოკლე პერიოდს.
სიხშირის ან პერიოდის გამოსათვლელად, თქვენ უბრალოდ გააკეთეთ "1 ზე მეტი" რომელი ზომაც უკვე იცით, შემდეგ კი შედეგი იქნება სხვა რაოდენობა.
მეტი მაგალითი გამოთვლები
არსებობს ტალღების სხვადასხვა წყაროს უზარმაზარი სპექტრი, რომელთა გამოყენება შეგიძლიათ მაგალითად სიხშირე და პერიოდი გათვლები და რაც უფრო მეტს იმუშავებთ, მით უფრო მეტ შეგრძნებას მიიღებთ განსხვავებული სიხშირის დიაპაზონის შესახებ წყაროები. ხილული სინათლე ნამდვილად არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება და ტალღავით მოძრაობს უფრო მაღალი სიხშირის დიაპაზონში, ვიდრე აქამდე განხილული ტალღები. მაგალითად, იისფერი სინათლის სიხშირე დაახლოებითვ = 7.5 × 1014 ჰც; რა არის ტალღის პერიოდი?
წინა განყოფილებიდან სიხშირე-პერიოდული ურთიერთობის გამოყენებით, მარტივად შეგიძლიათ გამოთვალოთ ეს:
\ დაწყება {გასწორება} T & = \ frac {1} {f} \\ & = \ frac {1} {7.5 × 10 ^ {14} \; \ text {Hz}} \\ & = 1.33 × 10 ^ {- 15} \; \ ტექსტი {s} \ ბოლო {გასწორებული}
ეს უბრალოდ დასრულებულია აfemtosecond, რაც წამის მემილიარდეედშია - წარმოუდგენლად მოკლე დროში!
თქვენი wi-fi სიგნალი არის ელექტრომაგნიტური ტალღის კიდევ ერთი ფორმა და ერთ-ერთ მთავარ ზოლს აქვს ტალღები, რომელთა ხანგრძლივობაათ = 4.17 × 10−10 წმ (ანუ დაახლოებით 0,4 ნანოწამი). რა სიხშირე აქვს ამ დიაპაზონს? წაიკითხეთ კითხვის დაწყებამდე, ის გაითვალისწინეთ წინა განყოფილებაში მოცემული ურთიერთობიდან.
სიხშირეა:
\ დაწყება {გასწორება} f & = \ frac {1} {T} \\ & = \ frac {1} {4.17 × 10 ^ {- 10} \; \ text {s}} \\ & = 2.40 10 ^ { 9} \; \ ტექსტი {Hz} \ ბოლო {გასწორებული}
ეს არის 2.4 გიგაჰერციანი wi-fi დიაპაზონი.
დაბოლოს, აშშ-ში სატელევიზიო არხები მაუწყებლობს სიხშირეების დიაპაზონში, მაგრამ ზოგიერთ მათგანს III დიაპაზონის სიხშირის დიაპაზონი აქვსვ= 200 მეგაჰერცი = 200 × 106 ჰზ. რა არის ამ სიგნალის პერიოდი, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რამდენი დრო გადის თქვენს ანტენას შორის ტალღის ერთი მწვერვალის აღებას და შემდეგს?
იგივე ურთიერთობის გამოყენება:
\ დაწყება {გასწორება} T & = \ frac {1} {f} \\ & = \ frac {1} {200 × 10 ^ {6} \; \ ტექსტი {Hz}} \\ & = 5 × 10 ^ {- 9} \; \ ტექსტი {s} \ ბოლო {გასწორებული}
სიტყვებით, ეს არის 5 ნანოწამი.