Hertz (Hz) หน่วยวัดความถี่ในระบบ SI - ความหมายและการใช้งาน

Hertz (เฮิรตซ์) หรือสัญลักษณ์ Hz คือหน่วยวัดความถี่ในระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ (SI) ซึ่งอธิบายได้ง่ายๆ ว่าเป็นจำนวนครั้งของเหตุการณ์ (หรือรอบ) ที่เกิดขึ้นในหนึ่งวินาที โดยมีนิยามทางเทคนิคคือ 1/s หรือ s^-1 (ส่วนกลับของวินาที)

นิยามและการคำนวณ

หน่วยเฮิรตซ์ถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งรอบต่อวินาทีสำหรับเหตุการณ์ที่เป็นคาบ (periodic events) โดยคณะกรรมการชั่งตวงวัดระหว่างประเทศได้นิยามวินาทีผ่านการเปลี่ยนระดับพลังงานของอะตอมซีเซียม-133 ซึ่งส่งผลให้การแยกตัวของระดับพลังงานในสถานะพื้นฐานของอะตอมซีเซียม-133 มีค่าเท่ากับ 9,192,631,770 เฮิรตซ์พอดี

ในทางปฏิบัติ เรามักพบหน่วยเฮิรตซ์ในรูปแบบของตัวคูณเพื่อรองรับความถี่สูงๆ ดังนี้:

• Kilohertz (kHz): 10³ Hz (หนึ่งพันเฮิรตซ์)
• Megahertz (MHz): 10⁶ Hz (หนึ่งล้านเฮิรตซ์)
• Gigahertz (GHz): 10⁹ Hz (หนึ่งพันล้านเฮิรตซ์)
• Terahertz (THz): 10¹² Hz (หนึ่งล้านล้านเฮิรตซ์)

ตัวอย่างเช่น หากนาฬิกาเดินหนึ่งครั้งต่อวินาที จะเรียกว่ามีความถี่ 1 Hz หรือหากหัวใจมนุษย์เต้น 1.2 ครั้งต่อวินาที จะมีความถี่ 1.2 Hz

ประวัติความเป็นมา

หน่วยนี้ตั้งชื่อตาม Heinrich Hertz นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน (1857–1894) ผู้ซึ่งเป็นคนแรกที่พิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างชัดเจน ชื่อหน่วยนี้ถูกกำหนดโดยคณะกรรมการไฟฟ้าเทคนิคระหว่างประเทศ (IEC) ในปี 1935 และถูกยอมรับโดยสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (CGPM) ในปี 1960 เพื่อแทนที่คำว่า "cycles per second" (cps)

การประยุกต์ใช้งาน

เสียงและการสั่นสะเทือน

เสียงคือคลื่นตามยาวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของความดัน มนุษย์รับรู้ความถี่ของเสียงเป็น "ระดับเสียง" (pitch) โดยหูของมนุษย์วัยผู้ใหญ่โดยเฉลี่ยสามารถได้ยินเสียงในช่วงความถี่ 20 Hz ถึง 16,000 Hz ในขณะที่ทารกอาจได้ยินถึง 20,000 Hz

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าถูกอธิบายด้วยความถี่ ซึ่งคือจำนวนครั้งของการสั่นของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกันต่อวินาที เช่น:

• คลื่นวิทยุ: วัดเป็น kHz, MHz หรือ GHz
• แสงที่มองเห็นได้: อยู่ในช่วงประมาณ 400–790 THz
• อินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต: มีความถี่สูงกว่าหรือต่ำกว่าช่วงที่มองเห็นได้

นอกจากนี้ หน่วยเฮิรตซ์ยังถูกนำมาใช้ระบุความเร็วของนาฬิกา (clock speed) ในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นตัวกำหนดความเร็วในการประมวลผลของ CPU