امواج و فرکانس

[Amir]

تعریف
فرکانس اندازه گیری تعداد تکرار اتفاقی در واحد زمان است. برای محاسبه فرکانس بر روی یک بازه زمانی ثابت، تعداد دفعات وقوع یک حادثه را در آن بازه می شماریم و سپس این تعداد را بر طول بازه زمانی تقسیم می کنیم.
پس از فیزیک دان آلمانی هاینریش رودولف هرتز، در سیستم واحدهای SI فرکانس با هرتز(Hz) اندازه گیری می شود. یک هرتز به این معنی است که یک واقعه یک بار بر ثانیه رخ می دهد.

واحدهای دیگری که برای اندازه گیری فرکانس بکار می روند به این شرح هستند: سیکل بر ثانیه، دور بر دقیقه (rpm). سرعت قلب توسط واحد ضربان بر دقیقه اندازه گیری می شود.
یک روش جایگزین برای محاسبه فرکانس، اندازه گیری زمان بین دو رخداد متوالی حادثه ای است (دوره تناوب) و سپس محاسبه فرکانس به صورت عددی متقابل این زمان مانند زیر:
:<math>f = \frac{1}{T}</math>
که در آن T دوره تناوب است.

فرکانس امواج
در اندازه گیری فرکانس صدا، امواج الکترومغناطیسی (مانند امواج رادیویی یا نور )، سیگنال های الکتریکی یا دیگر امواج، فرکانس بر حسب هرتز، تعداد سیکل های شکل موج تکراری است. اگر موج یک صدا باشد، فرکانس آن چیزی است که زیر و بمی این موج را مشخص می کند.

فرکانس رابطه معکوسی با مفهوم طول موج دارد. فرکانس f برابر است با سرعت v یک موج تقسیم بر طول موج &lambdaاست که:
:<math>f = \frac{v}{\lambda}</math>
در موارد خاص که امواج الکترومغناطیسی از خلا عبور می کنند، v=c که در آن c برابر سرعت نور در خلا است و این عبارت به صورت زیر در می آید:
:<math>f = \frac{c}{\lambda}</math>

فرکانس های آماری
در علم آمار فرکانس یک واقعه برابر است با تعداد دفعات رخ دادن یک حادثه در آزمایش یا مطالعه ای که صورت می گیرد است. فرکانس ها معمولاً به صورت گرافیکی در نمودار هیستوگرام نمایش داده می شوند.

مثال ها

* فرکانس استاندارد شدت تون A بالای C میانی امروزه بر روی 440هرتز تنظیم شده است که 440 سیکل در ثانیه (یا کمی بیشتر) است و به عنوان شدت ساز آواز شناخته می شود و یک ارکستر بر روی این شدت تنظیم میشود.
* یک کودک می تواند تون هایی با نوساناتی تا تقریبا 20،000 هرتز را بشنود. بزرگسالان از شنیدن چنین فرکانس های بالایی محروم هستند.
* در اروپا فرکانس جریان متناوب 50 هرتز است (نزدیک تون G) با ولتاژ نامی 230 ولت.
* در آمریکا فرکانس جریان متناوب 60 هرتز است (نزدیک تون زیر B) با ولتاژ نامی 117 ولت.
* از میزان تون خالص زمزمه می توان فهمید که آیا صدای ضبط شده ای برای مثال در اروپا ساخته شده است یا نه. در اروپا صدای زمزمه یک سوم آمریکاست. یک تحلیل گر می تواند هارمونیک های دوم یا سوم و به سختی هارمونیک اصلی فرکانس اصلی را در هنگام ضبط بیابد.

[Amir]

فرکانس های آماری
در علم آمار فرکانس یک واقعه برابر است با تعداد دفعات رخ دادن یک حادثه در آزمایش یا مطالعه ای که صورت می گیرد است. فرکانس ها معمولاً به صورت گرافیکی در نمودار هیستوگرام نمایش داده می شوند.


طول موج
طول موج فاصله بین دو نقطه نظیر هم روی یک موج است. بطور معمول طول موج را از یک قله موج تا قله‌ی دیگر آن اندازه می‌گیرند.

دید کلی
بیشتر ما موجهای روی دریا را دیده‌ایم. این موجها بیش از آنکه به ساحل برسند، آب دریا را موج دار می‌کنند. به بالاترین نقطه‌های این موجها قله‌ی موج و به پایین‌ترین نقطه‌های آنها دره‌ی موج می‌گویند. فاصله بین یک قله موج تا قله‌ی دیگر را طول موج می‌نامند.



تصویر

موجهای صدا
همه شکلهای انرژی متحرک ، از جمله صدا ، نور و گرما بصورت موج حرکت می‌کنند. همه‌ی آنها ، درست مانند موجهای دریا ، طول موجی دارند. برای مثال ، وقتی موجهای صدا در هوا حرکت می‌کنند، در فشار هوا تغییر اندکی بوجود می‌آورند. قله‌های موجهای صدا در نقطه هایی واقع می شوند که فشار هوا به بیشترین حد خود می‌رسد. گوشهای ما ، تغییر فشار هوا را دریافت می‌کنند و پیامی به مغز می‌فرستند.
طول موجهای متفاوت
طول موج نیز مانند بسامد (میزان بالا و پایین رفتن موج) ، روی ویژگیهایی موج تأثیر می‌گذارد؛ زیرا این دو باهم ارتباط نزدیک دارند. برای مثال ، موجهای صدای کم بسامد نسبت به موجهای صدای پر بسامد ، طول موج بزرگتری دارند. همچنین طول موج نور سرخ از طول موج نور آبی بزرگتر است. نور بخشی از گستره‌ی موجهای انرژی است که شامل موجهای رادیویی ، ریزموجها (مایکروویوها) ، پرتوهای فرو سرخ ، پرتوهای فرابنفش ، پرتوهای ایکس و پرتوهای گاما می‌شود که همه‌ی آنها با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند. همه اینها باهم طیف الکترومغناطیس را تشکیل می‌دهند.



تصویر

طول موج و بسامد
اگر سرعت موج (بر حسب متر بر ثانیه) را بر بسامد آن (بر حسب هرتز) تقسیم کنید، طول موج آن بر حسب متر بدست می‌آید. برای مثال که به سرعت 344 متر بر ثانیه حرکت می‌کند و بسامد آن 688 هرتز است، طول موجی برابر 5/0 متر دارد.
طیف الکترومغناطیسی
طیف الکترومغناطیسی شامل گستره‌ی بسیار وسیعی از موجهای انرژی است که همه مانند هم حرکت می‌کنند. امواج الکترومغناطیسی طیف بسیار وسیعی از طول موجهای بسیار کوچک تا بسیار بزرگ را در بر‌ می‌گیرند. این امواج را با توجه به اندازه طول موج به هفت دسته‌ مختلف تقسیم‌بندی می‌کنند که شامل امواج گاما با طول موجهایی کوچکتر از سانتیمتر تا امواج رادیویی با طول موج بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر را شامل می‌شوند. همانطور که در شکل بالا ملاحظه می‌شود محدوده امواج نوری که قابل دیدن توسط چشم انسان می‌باشند، محدوده بسیار کوچکی از این طیف گسترده است. با حرکت از سمت امواج رادیویی به سمت امواج گاما ، همزمان با کاهش طول موج ، فرکانس آن و در نتیجه انرژی موج افزایش می‌یابد. چون بخشهای گوناگون طیف ، طول موجهای متفاوتی دارند، ویژگیهای آنها نیز متفاوت است. برای مثال موجهای نوری را می‌توانیم ببینیم، و پرتو ایکس بخشی از طیف است که از اجسام جامد ، مانند پوست‌ها ، عبور می‌کنند.



تصویر

کاربرد امواج ، طول موجهای متفاوت
موجهای رادیویی در فرستنده‌های رادیویی کار می‌کنند. موجهای رادیویی با بسامد بسیار زیاد (uaf) مربوط به موجهای تلویزیون هستند. ریزموجهای بلندتر در رادار به کار می‌روند. ریزموجهای کوتاه در اجاق مایکروویو به کار می‌روند. پرتوهای فروسرخ در دوربینهای حساس به گرما به کار می‌روند. نور مرئی از سرخ تا بنفش برای رؤیت به رنگهای مختلف و پرتوهای فرابنفش در تختهای مخصوص حمام آفتاب به کار می‌روند. پرتوهای ایکس برای نگاه کردن به درون اجسام بکار می‌روند و از پرتوهای گاما برای آشکارسازی ترک در فلز به کار می‌رود. پلیس‌ها اغلب برای تشخیص سرعت خودروها از رادار استفاده می‌کنند. موجهای رادار که از تفنگی شلیک می‌شوند، به وسیله‌ی نقلیه‌ای که در حال حرکت است می‌خورند و بر می‌گردند. بسامد موج برگشتی سرعت وسیله‌ی نقلیه را مشخص می‌کند.

منبع (http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%d8%b7%db%8c%d9%81+%d8%a7%d9%84%da% a9%d8%aa%d8%b1%d9%88%d9%85%d8%ba%d9%86%d8%a7%d8%b7 %db%8c%d8%b3%db%8c&SSOReturnPage=Check&Rand=0)