|
[[หมวดหมู่:สวนศาสตร์]]
[[หมวดหมู่:ปริมาณทางกายภาพ]]
[[หมวดหมู่:เสียง]]
[[หมวดหมู่:กลศาสตร์คลื่น]]
[[หมวดหมู่:วิทยุสมัครเล่น]]
'''ความถี่''' ({{lang-en|frequency}}) คือปริมาณที่บ่งบอกจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดขึ้นใน[[เวลา]]หนึ่ง การวัดความถี่สามารถทำได้โดยกำหนดช่วงเวลาคงที่ค่าหนึ่ง นับจำนวนครั้งที่เหตุการณ์เกิดขึ้น นำจำนวนครั้งหารด้วยระยะเวลา และ '''คาบ''' เป็น[[ส่วนกลับ]]ของความถี่ หมายถึงเวลาที่ใช้ไปในการเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบ
= วิธีการ คำนวณความถี่ =
4 วิธีการ:ความถี่จากความยาวคลื่นความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศความถี่จากเวลาหรือช่วงเวลาความถี่จากความถี่เชิงมุม
ในระบบหน่วย [[SI]] หน่วยวัดความถี่คือ[[เฮิรตซ์]] (hertz) ซึ่งมาจากชื่อของนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ [[Heinrich Rudolf Hertz]] เหตุการณ์ที่มีความถี่หนึ่งเฮิรตซ์หมายถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นหนึ่งครั้งทุกหนึ่ง[[วินาที]] หน่วยอื่นๆ ที่นิยมใช้กับความถี่ได้แก่: รอบต่อวินาที หรือ [[รอบต่อนาที]] (rpm) (revolutions per minute) [[อัตราการเต้นของหัวใจ]]ใช้หน่วยวัดเป็นจำนวนครั้งต่อนาที
ความถี่ หรือที่เรียกกันว่าความถี่คลื่น เป็นค่าที่ใช้วัดจำนวนรวมของการสะเทือนหรือการสั่นที่เกิดขึ้นภายในระยะเวลาใดเวลาหนึ่ง มีวิธีการคำนวณความถี่ได้หลายวิธีแตกต่างกันขึ้นอยู่กับข้อมูลที่คุณมี อ่านต่อเพื่อเรียนรู้วิธีที่พบเห็นได้บ่อยและมีประโยชน์ที่สุด
อีกหนึ่งวิธีที่ใช้วัดความถี่ของเหตุการณ์คือ การวัดระยะเวลาระหว่างการเกิดขึ้นแต่ละครั้ง (คาบ) ของเหตุการณ์นั้นๆ และคำนวณความถี่จากส่วนกลับของคาบเวลา:
=== ความถี่จากความยาวคลื่น ===
: <math>f = \frac{1}{T}</math>
# 1 <span name="step_1_1"></span> '''เรียนรู้สูตร.''' สูตรในการหาความถี่เวลาที่โจทย์ให้ความยาวคลื่นกับความเร็วคลื่นมา จะเขียนได้ว่า: '''f = V / λ'''
เมื่อ ''T'' คือคาบ
#* ในสูตรนี้ ''f'' แทนที่ความถี่, ''V'' แทนที่ความเร็วของคลื่น และ ''λ'' (แลมบ์ดา) แทนความยาวคลื่น
#* ตัวอย่าง: คลื่นเสียงหนึ่งเดินทางไปในอากาศโดยมีความยาวคลื่น 322 นาโนเมตร (nm) ในขณะที่ความเร็วของเสียงคือ 320 เมตร/วินาที (m/s) ความถี่ของคลื่นเสียงนี้จะเท่ากับเท่าไร
# 2 <span name="step_1_2"></span> '''แปลงความยาวคลื่นให้เป็นเมตรถ้าจำเป็น.''' หากความยาวคลื่นให้มาเป็นหน่วยนาโนเมตร คุณจำต้องแปลงค่านี้ให้เป็นเมตรโดยการหารมันด้วยจำนวนนาโนเมตรในหนึ่งเมตร
#* โปรดสังเกตว่าเวลาทำโจทย์ที่ตัวเลขมีค่าน้อยมากๆ หรือใหญ่มากๆ จะเป็นการง่ายกว่าถ้าเขียนค่าตัวแปรเป็นสัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ ตัวแปรจะถูกแสดงในรูปแบบสัญกรณ์ทางคณิตศาสตร์อยู่บ้างในตัวอย่างโจทย์ที่นี้ แต่เวลาจะเขียนคำตอบในการบ้านหรือในรูปแบบที่เป็นทางการ คุณควรจะยึดการเขียนในรูปแบบสัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์
#* ตัวอย่าง: λ = 322 nm
#** 322 nm x (1 m / 10^9 nm) = 3.22 x 10^-7 m = 0.000000322 m
# 3 <span name="step_1_3"></span> '''หารความเร็วด้วยความยาวคลื่น.''' หารความเร็วคลื่น ''V'', ด้วยความยาวคลื่นที่แปลงเป็นหน่วยเมตร ''λ'', เพื่อจะหาความถี่ ''f''
#* ตัวอย่าง: f = V / λ = 320 / 0.000000322 = 993788819.88 = 9.94 x 10^8
# 4 <span name="step_1_4"></span> '''เขียนคำตอบ.''' หลังจากทำขั้นตอนที่แล้วเสร็จ คุณก็ทำการคำนวณความถี่คลื่นได้เสร็จแล้ว เขียนคำตอบโดยใช้หน่วยเฮิรตซ์ ''Hz'' ซึ่งเป็นหน่วยสำหรับความถี่
#* ตัวอย่าง: ความถี่ของคลื่นเสียงนี้คือ 9.94 x 10^8 Hz
==== ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศเสียง ====
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 <span name="step_2_1"></span> '''เรียนรู้สูตร.''' สูตรสำหรับความถี่ของคลื่นในสุญญากาศนั้นเกือบจะเหมือนกับคลื่นที่ไม่ได้อยู่ในสุญญากาศ เนื่องจากมันไม่มีอิทธิพลภายนอกมาส่งผลต่อความเร็วคลื่น กระนั้นคุณอาจใช้ค่าคงที่ทางคณิตศาสตร์สำหรับความเร็วแสง ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเดินทางไปเท่านี้ภายใต้สภาวะเช่นนี้ ดังนั้น สูตรจึงเขียนได้เป็น: '''f = C / λ'''
#* ในสูตรนี้ ''f'' แทนค่าความถี่, ''C'' แทนค่าความเร็วแสง และ ''λ'' แทนค่าความยาวคลื่น
#* ตัวอย่าง: อนุภาคคลื่นของรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหนึ่งมีความยาวคลื่น 573 nm เมื่อผ่านเข้าไปในสุญญากาศ ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้เป็นเท่าใด
# 2 <span name="step_2_2"></span> '''แปลงความยาวคลื่นให้เป็นเมตรถ้าจำเป็น.''' หากโจทย์ให้หน่วยความยาวคลื่นมาเป็นเมตรก็ไม่ต้องทำอะไรกับมัน อย่างไรก็ดี หากโจทย์ให้ความยาวคลื่นให้มาเป็นหน่วยไมโครเมตร คุณจำต้องแปลงค่านี้ให้เป็นเมตรโดยการหารมันด้วยจำนวนไมโครเมตรในหนึ่งเมตร
#* โปรดสังเกตว่าเวลาทำโจทย์ที่ตัวเลขมีค่าน้อยมากๆ หรือใหญ่มากๆ จะเป็นการง่ายกว่าถ้าเขียนค่าตัวแปรเป็นสัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ ตัวแปรจะถูกแสดงในรูปแบบสัญกรณ์ทางคณิตศาสตร์อยู่บ้างในตัวอย่างโจทย์ที่นี้ แต่เวลาจะเขียนคำตอบในการบ้านหรือในรูปแบบที่เป็นทางการ คุณควรจะยึดการเขียนในรูปแบบสัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์
#* ตัวอย่าง: λ = 573 nm
#** 573 nm x (1 m / 10^9 nm) = 5.73 x 10^-7 m = 0.000000573
# 3 <span name="step_2_3"></span> '''หารความเร็วแสงด้วยความยาวคลื่น.''' ความเร็วแสงนั้นเป็นค่าคงที่ ดังนั้นแม้โจทย์จะไม่ได้ระบุมาให้ ตัวแปรก็ยังต้องเป็น ''3.00 x 10^8 m/s'' หารค่านี้ด้วยความยาวคลื่นที่แปลงเป็นหน่วยเมตรแล้ว
#* ตัวอย่าง: f = C / λ = 3.00 x 10^8 / 5.73 x 10^-7 = 5.24 x 10^14
# 4 <span name="step_2_4"></span> '''เขียนคำตอบ.''' หลังจากทำขั้นตอนที่แล้วเสร็จ คุณก็ทำการคำนวณความถี่คลื่นได้เสร็จแล้ว เขียนคำตอบโดยใช้หน่วยเฮิรตซ์ ''Hz'' ซึ่งเป็นหน่วยสำหรับความถี่
#* ตัวอย่าง: ความถี่ของคลื่นนี้คือ 5.24 x 10^14 Hz
1. '''คลื่นเสียงที่หูมนุษย์ได้ยิน''' (Audible waves) ซึ่งโดยปกติแล้วความถี่ของเสียงที่หูมนุษย์ได้ยินนั้นมีค่าตั้งแต่ 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์ อันเป็นเสียงจากเครื่องดนตรี, เสียงพูดคุยของมนุษย์ หรือเสียงจากลำโพง เป็นต้น
=== ความถี่จากเวลาหรือช่วงเวลา ===
2. คลื่นใต้เสียง (Infrasonic waves) เป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่เสียงที่มนุษย์ได้ยิน ในธรรมชาติช้างใช้เสียงในระดับ infrasonic นี้ ในการสื่อสารกับช้างตัวอื่นๆ ซึ่งอยู่ไกลออกไปหลายกิโลเมตร และแน่นอนครับ มนุษย์เราไม่สามารถได้ยินเสียงของช้าง เมื่อช้างสื่อสารกันด้วยความถี่เสียงระดับนี้
# 1 <span name="step_3_1"></span> '''เรียนรู้สูตร.''' ความถี่และคาบเวลาที่ใช้ในการสั่นครบหนึ่งรอบของคลื่นๆ หนึ่งนั้นจะเป็นสัดส่วนผกผันกัน เมื่อเป็นเช่นนั้น สูตรในการคำนวณความถี่เมื่อบอกคาบเวลาที่คลื่นใช้ในการเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบจึงเขียนได้เป็น: '''f = 1 / T'''
#* ในสูตรนี้ ''f'' แทนค่าของความถี่ และ ''T'' แทนค่าของคาบเวลาหรือจำนวนเวลาที่ใช้ต่อการที่คลื่นสั่นสะเทือนครบหนึ่งรอบ
#* ตัวอย่าง A: เวลาที่คลื่นจะใช้ในการสั่นสะเทือนครบหนึ่งรอบนั้นคือ 0.32 วินาที คลื่นนี้มีความถี่เท่าใด
#* ตัวอย่าง B: ภายในเวลา 0.57 วินาที คลื่นหนึ่งสามารถสั่นสะเทือนได้ครบ 15 รอบ คลื่นนี้มีความถี่เท่าใด
# 2 <span name="step_3_2"></span> '''หารจำนวนการสั่นสะเทือนด้วยจำนวนระยะเวลา.''' ปกติแล้วโจทย์จะบอกว่ามันต้องใช้เวลานานแค่ไหนถึงจะสั่นสะเทือนครบหนึ่งรอบ ในกรณีเช่นนี้ คุณแค่หารตัวเลข '''1''' ด้วยระยะเวลา '''T'''หากช่วงระยะเวลาที่ให้มาคลื่นสั่นสะเทือนได้หลายรอบ คุณจำต้องหารจำนวนการสั่นสะเทือนด้วยจำนวนเวลาทั้งหมดที่ใช้ในการสั่นสะเทือนครบหนึ่งรอบ
#* ตัวอย่าง A: f = 1 / T = 1 / 0.32 = 3.125
#* ตัวอย่าง B: f = 1 / T = 15 / 0.57 = 26.316
# 3 <span name="step_3_3"></span> '''เขียนคำตอบ.'''หลังจากทำขั้นตอนที่แล้วเสร็จ คุณก็ทำการคำนวณความถี่คลื่นได้เสร็จแล้ว เขียนคำตอบโดยใช้หน่วยเฮิรตซ์ ''Hz'' ซึ่งเป็นหน่วยสำหรับความถี่
#* ตัวอย่าง A: ความถี่ของคลื่นนี้คือ 3.125 Hz
#* ตัวอย่าง B: ความถี่ของคลื่นนี้คือ 26.316 Hz
3. คลื่นเหนือเสียง (Ultrasonic waves) เป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่สูงกว่าความถี่เสียงที่มนุษย์ได้ยิน ตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ผลิตคลื่นเสียงความถี่สูงระดับนี้ ได้แก่ นกหวีดไร้เสียงที่ใช้เป่าเรียกสุนัขหรือแมว (silent whistle)
=== ความถี่จากความถี่เชิงมุม ===
== ความถี่ของคลื่น ==
# 1 <span name="step_4_1"></span> '''เรียนรู้สูตร.''' เมื่อโจทย์ให้ความถี่เชิงมุมของคลื่นแต่ไม่บอกความถี่มาตรฐานของคลื่นเดียวกันนั้น สูตรที่จะใช้คำนวณความถี่มาตรฐานจะเขียนได้ดังนี้: '''f = ω / (2π)'''
#* ในสูตรนี้ ''f'' แทนค่าความถี่ของคลื่น และ ''ω'' แทนความถี่เชิงมุม และเหมือนเช่นโจทย์คณิตศาสตร์ใดๆ ที่ ''π'' แทนค่าพาย อันเป็นค่าคงตัวทางคณิตศาสตร์
#* ตัวอย่าง: คลื่นหนึ่งหมุนด้วยความถี่เชิงมุมที่ 7.17 เรเดียนต่อวินาที คลื่นนี้มีความถี่เท่าใด
# 2 <span name="step_4_2"></span> '''คูณค่าพายด้วยสอง.''' เพื่อหาตัวหารของสมการ คุณต้องเพิ่มค่าตัวแปรพาย 3.14 เป็นสองเท่า
#* ตัวอย่าง: 2 * π = 2 * 3.14 = 6.28
# 3 <span name="step_4_3"></span> '''หารความถี่เชิงมุมด้วยค่าสองเท่าของพาย.''' หารความถี่เชิงมุมของคลื่นที่ให้มาเป็นหน่วยเรเดียนต่อวินาทีด้วย 6.28 อันเป็นค่าสองเท่าของพาย
#* ตัวอย่าง: f = ω / (2π) = 7.17 / (2 * 3.14) = 7.17 / 6.28 = 1.14
# 4 <span name="step_4_4"></span> '''เขียนคำตอบ.''' ขั้นตอนที่สุดท้ายควรแสดงค่าความถี่คลื่นได้เสร็จแล้ว เขียนคำตอบโดยใช้หน่วยเฮิรตซ์ ''Hz'' ซึ่งเป็นหน่วยสำหรับความถี่
#* ตัวอย่าง: ความถี่ของคลื่นนี้คือ 1.14 Hz
สำหรับคลื่น[[เสียง]] [[คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า]] (เช่น[[คลื่นวิทยุ]]หรือ[[แสง]]) สัญญาณไฟฟ้า หรือคลื่นอื่นๆ ความถี่ในหน่วยเฮิรตซ์ของคลื่นนั้นคือจำนวนรอบที่คลื่นนั้นซำรอยเดิมในหนึ่งวินาที สำหรับคลื่น[[เสียง]] ความถี่คือปริมาณที่บ่งบอก[[ความทุ้มแหลม]]
== สิ่งของที่ใช้ ==
ความถี่ของคลื่นมีความสัมพันธ์กับ[[ความยาวคลื่น]] กล่าวคือความถี่ ''f'' มีค่าเท่ากับ[[ความเร็ว]] ''v'' ของคลื่น[[หาร]]ด้วยความยาวคลื่น λ (lambda) :
* เครื่องคิดเลข
* ดินสอ
* กระดาษ
: <math>f = \frac{v}{\lambda}</math>
== ที่มาและการอ้างอิง ==
ในกรณีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางใน[[สุญญากาศ]] ความเร็วด้านบนก็คือ[[ความเร็วแสง]] และสมการด้านบนก็เขียนใหม่ได้เป็น:
# ↑ <nowiki>http://www.chemteam.info/Electrons/calc-freq-given-wavelength.html</nowiki>
# ↑ <nowiki>http://physics.tutorvista.com/waves/wave-frequency.html</nowiki>
: <math>f = \frac{c}{\lambda}</math>
# ↑ <nowiki>http://www.sengpielaudio.com/calculator-period.htm</nowiki>
# http://www.pronhub.com
''หมายเหตุ:'' เมื่อ[[คลื่น]]เดินทางจาก[[ตัวกลาง]]หนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ความถี่ของคลื่นจะยังคงที่อยู่ ในขณะที่[[ความยาวคลื่น]]และความเร็วเปลี่ยนไปตามตัวกลาง
== ความถี่รอบตัวเรา ==
โดยทั่วไปเราสามารถแบ่งได้ดังนี้
{| class="wikitable"
|-
! 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 และเป็นความถี่ที่[[วงออเคสตรา]]ใช้เป็นหลักในการตั้งเสียง
* เด็กทารกสามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงสุดประมาณ 20,000 เฮิรตซ์ แต่ผู้ใหญ่ไม่สามารถได้ยินเสียงที่ความถี่นี้ได้
* ในทวีปยุโรป ความถี่ของ[[ไฟฟ้ากระแสสลับ]]คือ 50 เฮิรตซ์ (ใกล้เคียงกับโน้ตตัว G) ที่ความต่างศักย์ 230 [[โวลต์]]
* ในทวีปอเมริกาเหนือ ความถี่ของ[[ไฟฟ้ากระแสสลับ]]คือ 60 เฮิรตซ์ (ใกล้เคียงกับโน้ตตัว B แฟลต) 117 โวลต์
== ดูเพิ่ม ==
* [[คลื่น]] [[ความกว้างคลื่น]] [[ความยาวคลื่น]] [[แอมพลิจูด]]
* [[ความถี่เชิงมุม]] [[การเคลื่อนที่แบบซิมเปิลฮาร์โมนิก]]
* ดนตรี - [[ความทุ้มแหลม]] [[โน้ตดนตรี]] [[การตั้งเสียง]]
* [[แสง]] [[คลื่นแสง]] [[ความกว้างคลื่นแสง]] [[ความยาวคลื่นแสง]] [[สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า]]
* [[คลื่นวิทยุ]] [[ความถี่วิทยุ]]
[[หมวดหมู่:สวนศาสตร์]]
[[หมวดหมู่:ปริมาณทางกายภาพ]]
[[หมวดหมู่:เสียง]]
[[หมวดหมู่:กลศาสตร์คลื่น]]
[[หมวดหมู่:วิทยุสมัครเล่น]]
| 