ความถี่

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
แสดงคลื่นรูปไซน์ความถี่ต่างๆ คลื่นด้านล่างมีความถี่สูงกว่าคลื่นด้านบน

ความถี่ (อังกฤษ: frequency) คือปริมาณที่บ่งบอกจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดขึ้นในเวลาหนึ่ง การวัดความถี่สามารถทำได้โดยกำหนดช่วงเวลาคงที่ค่าหนึ่ง นับจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดขึ้น นำจำนวนครั้งหารด้วยระยะเวลา และ คาบ เป็นส่วนกลับของความถี่ หมายถึงเวลาที่ใช้ไปในการเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบ

ในระบบหน่วย SI หน่วยวัดความถี่คือเฮิรตซ์ (hertz) ซึ่งมาจากชื่อของนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Heinrich Rudolf Hertz เหตุการณ์ที่มีความถี่หนึ่งเฮิรตซ์หมายถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นหนึ่งครั้งทุกหนึ่งวินาที หน่วยอื่นๆ ที่นิยมใช้กับความถี่ได้แก่: รอบต่อวินาที หรือ รอบต่อนาที (rpm) (revolutions per minute) อัตราการเต้นของหัวใจใช้หน่วยวัดเป็นจำนวนครั้งต่อนาที

อีกหนึ่งวิธีที่ใช้วัดความถี่ของเหตุการณ์คือ การวัดระยะเวลาระหว่างการเกิดขึ้นแต่ละครั้ง (คาบ) ของเหตุการณ์นั้นๆ และคำนวณความถี่จากส่วนกลับของคาบเวลา:

เมื่อ T คือคาบ

ความถี่เสียง[แก้]

ความถี่(frequeccy) หรือระดับเสียง(Pitch) หมายถึงเสียงสูงต่ำ สิ่งที่ทำให้เสียงแต่ละเสียงสูงต่ำแตก ต่างกันนั้น ขึ้นอยู่กับความเร็วในการสั่นสะเทือนของวัตถุ วัตถุที่สั่นเร็วเสียงจะสูงกว่าวัตถุที่สั่นช้า โดยจะมีหน่วยวัดความถี่ของการสั่นสะเทือนเป็นรอบต่อวินาที หรือเฮิรตซ์(Hz)  เช่น วัตถุสั่น 60 รอบต่อวินาที หรือ 60 เฮิรตซ์  เป็นต้น

หากใช้เกณฑ์การได้ยินเสียงของหูมนุษย์ เราก็อาจจำแนกคลื่นเสียงออกได้เป็น 3 จำพวกด้วยกัน คือ

1. คลื่นเสียงที่หูมนุษย์ได้ยิน (Audible waves) ซึ่งโดยปกติแล้วความถี่ของเสียงที่หูมนุษย์ได้ยินนั้นมีค่าตั้งแต่ 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์ อันเป็นเสียงจากเครื่องดนตรี, เสียงพูดคุยของมนุษย์ หรือเสียงจากลำโพง เป็นต้น

2. คลื่นใต้เสียง (Infrasonic waves) เป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่เสียงที่มนุษย์ได้ยิน ในธรรมชาติช้างใช้เสียงในระดับ infrasonic นี้ ในการสื่อสารกับช้างตัวอื่นๆ ซึ่งอยู่ไกลออกไปหลายกิโลเมตร และแน่นอนครับ มนุษย์เราไม่สามารถได้ยินเสียงของช้าง เมื่อช้างสื่อสารกันด้วยความถี่เสียงระดับนี้

3. คลื่นเหนือเสียง (Ultrasonic waves) เป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่สูงกว่าความถี่เสียงที่มนุษย์ได้ยิน ตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ผลิตคลื่นเสียงความถี่สูงระดับนี้ ได้แก่ นกหวีดไร้เสียงที่ใช้เป่าเรียกสุนัขหรือแมว (silent whistle)

ความถี่ของคลื่น[แก้]

สำหรับคลื่นเสียง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่นคลื่นวิทยุหรือแสง) สัญญาณไฟฟ้า หรือคลื่นอื่นๆ ความถี่ในหน่วยเฮิรตซ์ของคลื่นนั้นคือจำนวนรอบที่คลื่นนั้นซำรอยเดิมในหนึ่งวินาที สำหรับคลื่นเสียง ความถี่คือปริมาณที่บ่งบอกความทุ้มแหลม

ความถี่ของคลื่นมีความสัมพันธ์กับความยาวคลื่น กล่าวคือความถี่ f มีค่าเท่ากับความเร็ว v ของคลื่นหารด้วยความยาวคลื่น λ (lambda) :

ในกรณีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางในสุญญากาศ ความเร็วด้านบนก็คือความเร็วแสง และสมการด้านบนก็เขียนใหม่ได้เป็น:

หมายเหตุ: เมื่อคลื่นเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่ของคลื่นจะยังคงที่อยู่ ในขณะที่ความยาวคลื่นและความเร็วเปลี่ยนไปตามตัวกลาง

ความถี่รอบตัวเรา[แก้]

โดยทั่วไปเราสามารถแบ่งได้ดังนี้

3000-300 300-30 30-3 ความถี่
รังสีเอกซ์ รังสีเอกซ์ อุลตราไวโอเล็ต (UV) PHz
แสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรด (IR) อินฟราเรด (IR) THz
คลื่น Sub millimeter EHF SHF GHz
UHF VHF HF MHz
MF LF VLF kHz
เสียง ไฟฟ้ากระแสสลับ - Hz
  • ความถี่มาตรฐานของโน้ตตัว A (ลา) นั้นถูกกำหนดไว้ที่ 440 เฮิรตซ์ ซึ่งเท่ากับ 440 รอบต่อวินาที และเป็นความถี่ที่วงออเคสตราใช้เป็นหลักในการตั้งเสียง
  • เด็กทารกสามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงสุดประมาณ 20,000 เฮิรตซ์ แต่ผู้ใหญ่ไม่สามารถได้ยินเสียงที่ความถี่นี้ได้
  • ในทวีปยุโรป ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับคือ 50 เฮิรตซ์ (ใกล้เคียงกับโน้ตตัว G) ที่ความต่างศักย์ 230 โวลต์
  • ในทวีปอเมริกาเหนือ ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับคือ 60 เฮิรตซ์ (ใกล้เคียงกับโน้ตตัว B แฟลต) 117 โวลต์

ดูเพิ่ม[แก้]