振盪與簡諧運動
頻率
頻率衡量某件事多常重複:每秒發生多少個完整的循環。想像蜂鳥的翅膀每秒拍動幾十次,或數一數鐘擺一分鐘擺了幾下。若說週期問的是「一個循環要花多久」,那麼頻率問的就是「一秒裡裝得下幾個循環」。
精確地說,頻率 f 是循環的次數除以所花的時間,也就是 f = 1 / T,其中 T 是週期。它的單位是赫茲(Hz),代表每秒一個循環。頻率與角頻率 omega 的關係是 omega = 2 pi f,因為一個完整循環對應 2 pi 弧度。
頻率無所不在:音符的音高(越高的音頻率越高)、收音機電台的頻道,以及家用市電的 50 Hz 或 60 Hz。一個常見的陷阱:不要把以「每秒循環數」(Hz)為單位的普通頻率 f,和以「每秒弧度」為單位的角頻率 omega 搞混。兩者差了一個 2 pi 的因子。
音樂會標準音「A」以 f = 440 Hz 振動,代表每秒 440 個循環。它的週期是 T = 1 / 440 約等於 0.00227 秒,角頻率是 omega = 2 pi (440) 約等於 2765 rad/s。
頻率越高,週期越短;對聲音而言,音高也越高。
頻率 f(Hz,每秒循環數)與角頻率 omega(rad/s)是不同的量,關係為 omega = 2 pi f;要把單位分清楚。
又稱
另見