Що таке таблиця Герца
У сучасній науці та техніці термін «таблиця Герца» не є офіційним стандартом. Він не зустрічається в жодних міжнародних документах з метрології чи фізики. Натомість під цим словосполученням часто мають на увазі довідкові таблиці, які показують зв'язок між частотою (у герцах) та довжиною хвилі для різних типів випромінювання або звукових коливань. Такі таблиці широко використовують інженери, радіолюбителі, музиканти та лікарі. Вони дозволяють швидко визначити, який діапазон частот відповідає певному явищу – від радіохвиль до видимого світла. У цій статті ми розглянемо, що таке герц, як частота пов'язана з довжиною хвилі, та наведемо практичні приклади табличних даних.
Одиниця частоти Герц та її визначення
Герц (позначається Hz) – це одиниця вимірювання частоти в Міжнародній системі одиниць (SI). Один герц дорівнює одному коливанню або циклу за секунду. Названа на честь німецького фізика Генріха Рудольфа Герца (1857–1894), який першим експериментально підтвердив існування електромагнітних хвиль. Сучасне визначення герца базується на переході в атомі цезію-133: частота випромінювання, що відповідає цьому переходу, становить точно 9 192 631 770 герц. Саме це значення лежить в основі еталону часу. Детальніше про біографію вченого можна дізнатися в Енциклопедії Британіка.
Як пов’язані частота та довжина хвилі
Для будь-якої хвилі – звукової чи електромагнітної – частота (ν) та довжина хвилі (λ) обернено пропорційні одна одній. Їх зв’язок описує проста формула: c = ν × λ, де c – швидкість поширення хвилі в даному середовищі. Для електромагнітних хвиль у вакуумі швидкість світла становить приблизно 3×10⁸ метрів за секунду. Таким чином, чим вища частота, тим коротша довжина хвилі, і навпаки. Наприклад, радіохвилі з частотою 1 МГц мають довжину хвилі близько 300 метрів, а видиме світло з частотою 5×10¹⁴ Гц – всього 600 нанометрів. Розуміння цього зв’язку дозволяє інженерам створювати антени, оптичні прилади та аудіосистеми.
Приклади частот у різних сферах
Частоти в герцах охоплюють величезний діапазон – від часток герца до трильйонів герц. Нижче наведено основні типи коливань із типовими значеннями:
- Інфразвук: 0,001 – 20 Гц (землетруси, вітер).
- Чутний звук: 20 – 20 000 Гц (людське вухо).
- Ультразвук: 20 000 – 1 000 000 Гц (медична діагностика).
- Радіохвилі: 30 кГц – 300 ГГц (телебачення, Wi-Fi).
- Мікрохвилі: 300 МГц – 300 ГГц (радари, мікрохвильові печі).
- Інфрачервоне випромінювання: 300 ГГц – 400 ТГц (тепловізори).
- Видиме світло: приблизно 400–800 ТГц (зір).
- Ультрафіолет: 800 ТГц – 30 ПГц (стерилізація).
- Рентгенівське випромінювання: 30 ПГц – 30 ЕГц (медична рентгенографія).
- Гамма-випромінювання: понад 30 ЕГц (ядерна фізика).
Ці значення є приблизними, але вони дають уявлення про те, які частоти використовуються в різних галузях.
Таблиця електромагнітних діапазонів
У радіотехніці та фізиці часто користуються зведеною таблицею, яка показує відповідність між назвою діапазону, частотою та довжиною хвилі. Нижче наведено спрощену версію такої таблиці. Дані взяті з відкритих джерел, зокрема з Спеціальних одиниць SI (NIST).
| Діапазон | Частота | Довжина хвилі (у вакуумі) |
|---|---|---|
| Довгі хвилі (LW) | 30 – 300 кГц | 10 – 1 км |
| Середні хвилі (MW) | 300 кГц – 3 МГц | 1 км – 100 м |
| Короткі хвилі (SW) | 3 – 30 МГц | 100 – 10 м |
| Ультракороткі хвилі (VHF) | 30 – 300 МГц | 10 – 1 м |
| Дециметрові хвилі (UHF) | 300 МГц – 3 ГГц | 1 м – 10 см |
| Сантиметрові хвилі (SHF) | 3 – 30 ГГц | 10 – 1 см |
| Міліметрові хвилі (EHF) | 30 – 300 ГГц | 1 см – 1 мм |
| Субміліметрові хвилі | 300 ГГц – 3 ТГц | 1 мм – 0,1 мм |
Ця таблиця допомагає швидко зіставити технічні параметри пристроїв: антен, генераторів, приймачів. У реальній практиці існують детальніші розбивки, наприклад, для радіомовлення чи стільникового зв’язку.
Практичне використання таблиць частот
Зведені дані про частоти та довжини хвиль застосовуються в багатьох сферах. У музиці частоти нот (наприклад, 440 Гц для ля першої октави) є основою для налаштування інструментів. У радіотехніці таблиці частотних діапазонів дозволяють уникати інтерференції та правильно обирати робочі частоти для радіостанцій, Wi-Fi, Bluetooth. У медицині таблиці ультразвукових частот (від 1 до 20 МГц) використовують для вибору датчика в УЗД-апаратах. В астрономії аналіз спектральних ліній дає змогу визначати хімічний склад зірок. Навіть у побуті ми щодня стикаємося з частотами: мікрохвильові печі працюють на 2,45 ГГц, а мобільні телефони – у діапазоні 700–2600 МГц. Створення власних таблиць на основі формули c = νλ допомагає швидко перераховувати величини без складних обчислень.
Джерела
Для підготовки статті використано такі авторитетні джерела:
Wikipedia – Hertz. Доступно за посиланням: https://pt.wikipedia.org/wiki/Hertz (станом на 2025 р.).
NIST – Special Unit SI. Доступно за посиланням: https://www.nist.gov/pml/special-unit-si.
Encyclopedia Britannica – Heinrich Rudolf Hertz. Доступно за посиланням: https://www.britannica.com/biography/Heinrich-Rudolf-Hertz.
Додаткові довідкові матеріали Міжнародного бюро мір і ваг (BIPM) щодо визначення SI одиниць.
