Hertz (Einheit)

Vorlage:Infobox Einheit Das Hertz (mit dem Einheitenzeichen Hz) ist die abgeleitete SI-Einheit für die Frequenz. Sie gibt die Anzahl sich wiederholender Vorgänge pro Sekunde in einem periodischen Signal an.

Details

Die Einheit wurde 1935 nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt. Trotz der Definition ist Verwendung der Einheit ist nicht auf periodische Schwingungen beschränkt. Sie wird zum Beispiel auch für die Skalierung im Frequenzraum sowie für unstetige zeitliche Funktionen und regelmäßige punktuelle Ereignisse verwendet. Nicht verwendet werden soll sie hingegen bei zufälligen Prozessen oder für die Angabe einer Winkelgeschwindigkeit. Eine Frequenz in Hertz lässt sich durch Multiplikation mit $2\pi$ in eine Winkelgeschwindigkeit in $\mathrm {\tfrac {rad}{s}}$ umrechnen.

Die Einheit wird häufig mit folgenden Präfixen verwendet:

• das Kilohertz, kHz, tausend Zyklen pro Sekunde
• das Megahertz, MHz, eine Million Zyklen pro Sekunde
• das Gigahertz, GHz, eine Milliarde Zyklen pro Sekunde
• das Terahertz, THz, eine Billion Zyklen pro Sekunde

Die Maßeinheit „Hertz“ wurde 1960 von der CGPM (Conférence Générale des Poids et Mesures) von englischsprachigen Ländern übernommen und ersetzte den dort üblichen Namen für diese Einheit cycles per second = cps (Zyklen pro Sekunde). Darum findet man in älterer englischsprachiger Literatur statt Hertz Angaben in cps oder c/sec.

Beispiele

Zufallsereignisse

Für sich unregelmäßig wiederholende Vorgänge werden üblicherweise eigene Einheiten verwendet, da es um statistisch schwankende Frequenzen geht, bei denen man nur eine Durchschnittsrate angeben kann. Für die radioaktive Zerfallsrate beispielsweise

• Becquerel (Bq, ebenfalls 1/s)
• Curie (Ci, 3,7·10¹⁰/s)
• Rutherford (Rd, 10⁶/s)

Drehzahl

In der Schwingungsmesstechnik wird die Drehzahl einer Maschine in Hertz angegeben, man spricht dann von Drehfrequenz. Sonst wird bei Drehzahlen oft die Zahl der Umdrehungen pro Minute angegeben:

1 Hz = 60 1/min

Elektromagnetische Welle

Elektromagnetische Wellen breiten sich im freien Raum mit Lichtgeschwindigkeit aus. Eine Welle mit einer Frequenz von einem Megahertz (Radiowelle) hat zum Beispiel etwa die Wellenlänge von 300 Metern.

Grünes Licht mit einer Wellenlänge von etwa 500 nm hat eine Frequenz von 605 THz, was wiederum einer Energie von 2,5 eV (Elektronenvolt) entspricht.

Bei Elektromagnetischen Wellen mit Frequenzen im Gigahertz-Bereich ist die Wellenlänge größer, zum Beispiel: Wellenlänge im Mikrowellenherd etwa 12 cm, Wellenlänge beim heimischen Satellitenfernsehempfang etwa 2,5 cm.

Druckwelle

Bei einer Flöte oder Pfeife schwingt Luft periodisch. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle liegt etwa bei 343 Metern pro Sekunde (Schallgeschwindigkeit bei 20 °C Lufttemperatur). Hier gibt es bei hörbaren Tonfrequenzen Wellenlängen von wenigen Zentimetern bis zu einigen Metern. Ein Mensch kann Schall im Frequenzbereich von etwa 20 Hz bis 20 kHz hören. Der Kammerton a¹ ist auf 440 Hz festgelegt.

stehende Welle

Gegeben sei ein Seil, das an einem Ende festgemacht und am anderen hoch und runter bewegt wird. Dieses Seil schwingt – mit etwas Geschick – als stehende Welle. Die Länge dieser Welle hängt von zwei Faktoren ab, der Geschwindigkeit der Wellenausbreitung auf dem Seil sowie der Frequenz, mit der das Seil am nicht befestigten Ende bewegt wird.

Frequenzspektrum

Eine Welle oder Schwingung beliebiger Form lässt sich als Überlagerung von Sinusfunktionen unterschiedlicher Frequenzen in einem Frequenzspektrum darstellen, bei der die Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz aufgetragen wird. Die Skalierung der Frequenzachse erfolgt dabei meist in Hertz.

Siehe auch

• Größenordnung (Frequenz)

Weblinks

Wiktionary: Hertz – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen