هرتز

هرتز
من الأعلى إلى الأسفل: أضواء تومض عند الترددات f =0.5 هرتز1.0 هرتز و2.0 هرتز ؛ أي بمعدل 0.5 و1.0 و2.0 ومضة في الثانية على التوالي.  ويُعطى الوقت بين كل ومضة - الفترة  T - بواسطة 1 ⁄ f ( مقلوب f  )؛ أي 2 و1 و0.5 ثانية على التوالي .
معلومات عامة
نظام الوحدة	سي
وحدة من	تكرار
رمز	هرتز
سميت على اسم	هاينريش هيرتز
في وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية	س -1

الهرتز (الرمز: Hz ) هو وحدة التردد في النظام الدولي للوحدات (SI)، وغالبًا ما يوصف بأنه يعادل حدثًا واحدًا (أو دورة ) في الثانية . ^{[1] [أ]} الهرتز هو وحدة مشتقة من النظام الدولي للوحدات يكون تعبيرها الرسمي من حيث وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية هو s ^-1 ، مما يعني أن الهرتز الواحد هو واحد في الثانية أو مقلوب ثانية واحدة . ^[2] يتم استخدامه فقط في حالة الأحداث الدورية. تم تسميته على اسم هاينريش رودولف هيرتز (1857-1894)، أول شخص قدم دليلاً قاطعًا على وجود الموجات الكهرومغناطيسية . بالنسبة للترددات العالية، يتم التعبير عن الوحدة عادةً بمضاعفات : كيلوهرتز (kHz)، وميجا هرتز (MHz)، وجيجا هرتز (GHz)، وتيرا هرتز (THz).

بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للوحدة هي في وصف الأشكال الموجية الدورية والنغمات الموسيقية ، وخاصة تلك المستخدمة في التطبيقات المتعلقة بالراديو والصوت. كما تُستخدم لوصف سرعات الساعة التي تعمل بها أجهزة الكمبيوتر وغيرها من الأجهزة الإلكترونية. تُستخدم الوحدات أحيانًا أيضًا كتمثيل لطاقة الفوتون ، عبر علاقة بلانك E  =  hν ، حيث E هي طاقة الفوتون، وν هو تردده، و h هو ثابت بلانك .

يتم تعريف الهيرتز على أنه واحد في الثانية للأحداث الدورية. وقد عرّفت اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس الثانية بأنها "مدة9 192 631 770 فترة من الإشعاع تتوافق مع الانتقال بين المستويين فائقي الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم -133" ^{[3] [4]} ثم يضيف: "يترتب على ذلك أن الانقسام فائق الدقة في الحالة الأرضية لذرة السيزيوم 133 هو بالضبط9 192 631 770  هرتز ، ν _{hfs Cs} =9 192 631 770  هرتز ." بُعد وحدة الهيرتز هو 1/زمن (T ⁻¹ ). وعند التعبير عن ذلك بوحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية، تكون الوحدة هي الثانية العكسية (1/ثانية).

في اللغة الإنجليزية، يستخدم "هيرتز" أيضًا كصيغة الجمع. ^[5] كوحدة من وحدات النظام الدولي للوحدات، يمكن وضع بادئة لـ هرتز ؛ والمضاعفات المستخدمة بشكل شائع هي كيلوهرتز (كيلوهرتز،10 ³  هرتز ، ميغا هرتز (ميغا هرتز،10 ⁶  هرتز ، جيجاهرتز (جيجاهيرتز،10 ⁹  هرتز ) و تيراهرتز (تيراهرتز،10 ¹²  هرتز ). هرتز واحد (أي هرتز واحد في الثانية) يعني ببساطة "حدوث حدث دوري واحد في الثانية" (حيث قد يكون الحدث الذي يتم حسابه دورة كاملة)؛100 هرتز تعني "حدوث مائة حدث دوري في الثانية"، وهكذا. يمكن تطبيق الوحدة على أي حدث دوري - على سبيل المثال، يمكن القول إن الساعة تدق عند1 هرتز ، أو يمكن القول أن قلب الإنسان ينبض بسرعة1.2 هرتز .

يتم التعبير عن معدل حدوث الأحداث غير الدورية أو العشوائية بالثانية العكسية أو الثانية العكسية (1/ثانية أو ثانية ^-1 ) بشكل عام أو، في الحالة الخاصة للنشاط الإشعاعي ، بالبيكريل . ^[ب] في حين أنيشير 1 هرتز (واحد في الثانية) على وجه التحديد إلى دورة واحدة (أو حدث دوري) في الثانية،يشير 1 Bq (واحد في الثانية أيضًا) على وجه التحديد إلى حدث نويدي مشع واحد في الثانية في المتوسط.

على الرغم من أن التردد والسرعة الزاوية والتردد الزاوي والنشاط الإشعاعي جميعها لها البعد T ⁻¹ ، إلا أن التردد فقط هو الذي يتم التعبير عنه باستخدام وحدة الهيرتز. ^[7] وبالتالي، يُقال إن القرص الذي يدور بسرعة 60 دورة في الدقيقة (rpm) له سرعة زاوية 2 π  rad/s وتردد دوران1 هرتز . المراسلات بين التردد f مع وحدة الهيرتز والسرعة الزاوية ω مع وحدة الراديان في الثانية هي

${\displaystyle \omega =2\pi f}$و${\displaystyle f={\frac {\أوميغا }{2\pi }}.}$

سُميت الهيرتز نسبة إلى هاينريش هيرتز . وكما هو الحال مع كل وحدة من وحدات النظام الدولي للوحدات التي تحمل اسم شخص ما، يبدأ رمزها بحرف كبير (Hz)، ولكن عند كتابتها بالكامل، تتبع قواعد كتابة الأحرف الكبيرة للأسماء الشائعة ؛ أي أن الهيرتز يُكتب بحرف كبير في بداية الجملة وفي العناوين، ولكن بخلاف ذلك يُكتب بأحرف صغيرة.

سُميت الهيرتز على اسم الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز (1857-1894)، الذي قدم مساهمات علمية مهمة في دراسة الكهرومغناطيسية . وقد تم إنشاء الاسم من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في عام 1935. ^[8] وقد تم اعتماده من قبل المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) ( Conférence générale des poids et mesures ) في عام 1960، ليحل محل الاسم السابق للوحدة، "دورة في الثانية" (cps)، إلى جانب مضاعفاتها ذات الصلة، في المقام الأول "كيلو دورة في الثانية" (kc/s) و"ميجا دورة في الثانية" (Mc/s)، وأحيانًا "كيلو دورة في الثانية" (kMc/s). تم استبدال مصطلح "دورة في الثانية" إلى حد كبير بـ "هيرتز" بحلول سبعينيات القرن العشرين. ^{[9] [ فشل التحقق ]}

في بعض الاستخدامات، تم حذف "في الثانية"، بحيث تم استخدام "ميجا سيكل" (Mc) كاختصار لـ "ميجا سيكل في الثانية" (أي ميغا هرتز (MHz)). ^[10]

الصوت عبارة عن موجة طولية متنقلة ، وهي عبارة عن تذبذب للضغط . ويدرك البشر تردد الصوت باعتباره نبرته . وتتوافق كل نغمة موسيقية مع تردد معين. وتستطيع أذن الرضيع إدراك ترددات تتراوح من20 هرتز إلى20000  هرتز ؛ يستطيع الإنسان البالغ في المتوسط ​​سماع الأصوات بين20 هرتز و16000  هرتز . ^[11] يمتد نطاق الموجات فوق الصوتية والموجات تحت الصوتية والاهتزازات الفيزيائية الأخرى مثل الاهتزازات الجزيئية والذرية من بضعة فمتوهرتز ^[12] إلى نطاق تيراهرتز [ ^ج] وما بعده. ^[12]

غالبًا ما يتم وصف الإشعاع الكهرومغناطيسي من خلال تردده - عدد تذبذبات المجالات الكهربائية والمغناطيسية العمودية في الثانية - معبرًا عنها بالهرتز.

يقاس إشعاع التردد اللاسلكي عادةً بالكيلوهرتز (kHz) أو الميجا هرتز (MHz) أو الجيجا هرتز (GHz). ويُعرف الأخير باسم الموجات الدقيقة . الضوء هو إشعاع كهرومغناطيسي أعلى ترددًا، وله ترددات تتراوح بين عشرات التيراهرتز (THz، الأشعة تحت الحمراء ) إلى بضعة بيتا هرتز (PHz، الأشعة فوق البنفسجية )، مع كون الطيف المرئي 400-790 تيراهرتز. غالبًا ما يُطلق على الإشعاع الكهرومغناطيسي بترددات في نطاق التيراهرتز المنخفض (الوسيط بين ترددات أعلى ترددات الراديو القابلة للاستخدام عادةً والضوء تحت الأحمر طويل الموجة) إشعاع التيراهرتز . توجد ترددات أعلى، مثل تردد الأشعة السينية وأشعة جاما ، والتي يمكن قياسها بالإكساهيرتز (EHz).

ولأسباب تاريخية، يتم تحديد ترددات الضوء والإشعاع الكهرومغناطيسي عالي التردد بشكل أكثر شيوعًا من حيث أطوالها الموجية أو طاقات الفوتونات : للحصول على معالجة أكثر تفصيلاً لهذا النطاقات الترددية المذكورة أعلاه، انظر الطيف الكهرومغناطيسي .

تُوصَف الموجات الثقالية أيضًا بالهرتز. تُجرى الملاحظات الحالية في نطاق 30-7000 هرتز بواسطة مقاييس التداخل بالليزر مثل LIGO ، ونطاق النانوهيرتز (1-1000 نانوهيرتز) بواسطة صفائف توقيت النجم النابض . ومن المخطط أن تملأ أجهزة الكشف الفضائية المستقبلية الفجوة، حيث يعمل LISA من 0.1-10 ميجا هرتز (مع بعض الحساسية من 10 μHz إلى 100 ميجا هرتز)، و DECIGO في نطاق 0.1-10 هرتز.

في أجهزة الكمبيوتر، يتم تصنيف معظم وحدات المعالجة المركزية (CPU) من حيث معدل ساعتها المعبر عنه بالميجا هرتز ( MHz ) أو الجيجا هرتز ( GHz ). يشير هذا التحديد إلى تردد إشارة ساعة وحدة المعالجة المركزية الرئيسية . هذه الإشارة هي اسميًا موجة مربعة ، وهي جهد كهربائي يتحول بين مستويات منطقية منخفضة وعالية على فترات منتظمة. نظرًا لأن الهيرتز أصبح وحدة القياس الأساسية التي يقبلها عامة الناس لتحديد أداء وحدة المعالجة المركزية، فقد انتقد العديد من الخبراء هذا النهج، والذي يزعمون أنه معيار يمكن التلاعب به بسهولة . تستخدم بعض المعالجات دورات ساعة متعددة لأداء عملية واحدة، بينما يمكن للبعض الآخر إجراء عمليات متعددة في دورة واحدة. ^[13] بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، تراوحت سرعات ساعة وحدة المعالجة المركزية من حوالي1 ميجا هرتز في أواخر السبعينيات ( Atari و Commodore وأجهزة كمبيوتر Apple ) إلى ما يصل إلى6 جيجاهرتز في معالجات IBM Power .

تعمل أيضًا حافلات الكمبيوتر المختلفة ، مثل الحافلة الأمامية التي تربط وحدة المعالجة المركزية والجسر الشمالي ، بترددات مختلفة في نطاق الميجا هرتز.

مضاعفات النظام الدولي للوحدات للهرتز (Hz)

مضاعفات جزئية			مضاعفات
قيمة	رمز النظام الدولي للوحدات	اسم	قيمة	رمز النظام الدولي للوحدات	اسم
10 −1  هرتز	ديسي هرتز	ديسي هرتز	10 1  هرتز	داهتز	ديكاهيرتز
10 −2  هرتز	كيلوهرتز	سنتيهيرتز	10 2  هرتز	هرتز	هكتوهرتز
10 −3  هرتز	ميغا هرتز	ملي هرتز	10 3  هرتز	كيلوهرتز	كيلوهرتز
10 −6  هرتز	ميكرو هرتز	ميكروهيرتز	10 6  هرتز	ميغا هرتز	ميغا هرتز
10 −9  هرتز	ن هرتز	نانوهيرتز	10 9  هرتز	جيجاهرتز	جيجاهيرتز
10 −12  هرتز	بي هيرتز	بيكوهيرتز	10 12  هرتز	تيرا هرتز	تيراهرتز
10 −15  هرتز	فهرتز	فيمتوهرتز	10 15  هرتز	السرعة بالهرتز	بيتا هرتز
10 −18  هرتز	أهيرتز	اتوهرتز	10 18  هرتز	هرتز	إكساهيرتز
10 −21  هرتز	زهيرتز	زيبتوهيرتز	10 21  هرتز	زهيرتز	زيتاهيرتز
10 −24  هرتز	yHz	يوكتوهيرتز	10 24  هرتز	واي هيرتز	يوتاهيرتز
10 −27  هرتز	هرتز	رونتوهيرتز	10 27  هرتز	التردد الراديوي	روناهرتز
10 −30  هرتز	كيلو هرتز	كيوكتوهيرتز	10 30  هرتز	كيو هرتز	كيتاهيرتز
الوحدات ذات البادئة الشائعة مكتوبة بالخط العريض.

يُعتقد أن الترددات الأعلى من تلك التي يوفرها النظام الدولي للوحدات تحدث بشكل طبيعي في ترددات الاهتزازات الميكانيكية الكمومية للجسيمات الضخمة، على الرغم من أنه لا يمكن ملاحظتها بشكل مباشر ويجب استنتاجها من خلال ظواهر أخرى. وفقًا للاتفاقية، لا يتم التعبير عنها عادةً بالهرتز، ولكن من حيث الطاقة المكافئة، والتي تتناسب مع التردد بعامل ثابت بلانك .

تحتوي كتلة التوافق CJK في Unicode على أحرف لوحدات النظام الدولي للوحدات الشائعة للتردد. وهي مخصصة للتوافق مع ترميزات الأحرف في شرق آسيا، وليس للاستخدام في المستندات الجديدة (والتي من المتوقع أن تستخدم أحرفًا لاتينية، على سبيل المثال "MHz"). ^[14]

• U+3339 ㌹ سكوير هيروتو (ヘルツ، هيروتسو )
• U+3390 ㎐ هرتز مربع (هرتز)
• U+3391 ㎑ كيلوهرتز مربع (كيلوهرتز)
• U+3392 ㎒ مربع ميجا هرتز (MHz)
• U+3393 ㎓ جيجاهرتز مربع (جيجاهرتز)
• U+3394 ㎔ مربع THZ (THz)

• التيار المتناوب
• عرض النطاق الترددي (معالجة الإشارة)
• موالف الكتروني
• فلوبس
• مُغيّر التردد
• التردد الطبيعي (معالجة الإشارة)
• أوامر الحجم (التردد)
• أوامر الحجم (سرعة الدوران)
• الدالة الدورية
• راديان في الثانية
• معدل
• معدل أخذ العينات

• كتيب النظام الدولي للوحدات: وحدة الزمن (الثانية)
• المجلس الوطني للبحوث في كندا: ساعة نافورة السيزيوم أرشيف 5 ديسمبر 2021 على موقع واي باك مشين
• المجلس الوطني للبحوث في كندا: معيار التردد البصري القائم على أيون محاصر واحد (تم أرشفته في 23 ديسمبر 2013)
• المجلس الوطني للبحوث في كندا: مشط التردد البصري (تم أرشفته في 27 يونيو 2013)
• المختبر الوطني للفيزياء: الوقت والتردد الساعات الذرية الضوئية