Hertz (Einheit)
Hertz (Kurzzeichen Hz) ist die SI-Einheit für die Frequenz. Die Einheit wurde nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz benannt. Das Hertz gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an, allgemeiner auch die Anzahl von beliebigen sich wiederholenden Vorgängen pro Sekunde.
Formelzeichen der Frequenz: f
1 Hz = s-1 = 1/s
In der Schwingungsmesstechnik wird die Drehzahl einer Maschine auch oft in Hertz angegeben, dann spricht man von Drehfrequenz.
z.B.: 3000 U/min = 50 U/s = 50 Hz
Häufig verwendete größere Einheiten sind
- das Kilohertz, kHz, tausende Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde
- das Megahertz, MHz, Millionen Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde
- das Gigahertz, GHz, Milliarden Schwingungen/Vorgänge pro Sekunde
Um ein Verständnis für die Größenordnungen zu erhalten, hier ein Beispiel:
Stellen Sie sich vor, sie haben ein Seil, dass an einer Seite festgemacht ist. Dieses Seil lassen Sie nun schwingen. Mit etwas Geschick bekommen Sie eine stehende Welle. Die Länge dieser Welle hängt von 2 Faktoren ab, der Geschwindigkeit der Wellenausbreitung, sowie der Frequenz, mit dem das Seil bewegt wird. Vermutlich schwingen Sie das Seil mit wenigen Hertz.
Bei einer Flöte oder Pfeife schwingt nun Luft. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist hier deutlich höher und liegt etwa bei 330 Meter (Schallgeschwindigkeit) pro Sekunde. Hier ist eine Schwingung mit einer hörbaren Tonfrequenz wenige Zentimeter bis einige Meter lang.
Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Beispielsweise hat dort eine Welle, mit einer Frequenz von einem Megahertz etwa die Wellenlänge von 300 Metern. Das bedeutet, wenn man beispielsweise eine Lampe eine Million Mal pro Sekunde ein- und ausschalten würde, so würde ein Betrachter in 150 Meter Entfernung die Lampe immer dann eingeschaltet sehen, wenn sie eigentlich ausgeschaltet ist. (Zu diesem Abschnitt bitte Diskussion beachten.)
Bei Frequenzen im Gigahertz-Bereich ist die Wellenlänge viel kleiner. Zum Beispiel: Wellenlänge im Mikrowellenofen ca. 12 cm, Wellenlänge beim heimischen Satellitenfernsehempfang ca. 2,5 cm.
In älterer englischsprachiger Literatur findet man statt Hertz, aber gleichbedeutend gelegentlich 'cps', was 'cycles per second' (Zyklen pro Sekunde) bedeutet.
Eselsbrücke
Das Herz eines Erwachsenen schlägt zwischen 50-80 mal pro minute. Also mit einer Frequenz von ungefähr 1 Hz.
Außerdem gilt für die Umrechnung der Wellenlänge in die Frequenz: Gelbes Licht von etwa 600nm entsprechen einer Frequenz von 500THz, was wiederum einer Energie von 2,5 eV (Elektronenvolt) entspricht.