頻率 〈Frequency〉

頻率（Frequency）
國立彰化師範大學物理系侯院武/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

頻率為測量重複事件發生次數的單位。
有循環性的運動，例如旋轉、振盪、或波，定義為每單位時間的循環數頻率，以拉丁字母λ或希臘字母ν表示。在SI單位系統，頻率的單位為Hz，以紀念德國物理學家Heinrich Hertz，亦為次數/秒(cps)，在某些情況下仍在使用。心跳率以及音樂節拍器，則以拍/分鐘(bpm)為單位。至於轉動頻率，則經常表示為轉/分 (rpm)，bpm以及rpm除以60，即為Hz，因此60bpm對應的單位為1Hz。

頻率的相關測量稱為角頻率ω，定義為角度在運動時的改變率，或是正弦波形周相位ω= 2πf，角頻率以弧度/秒為單位。周期通常以T表示與頻率f成反比，在SI單位系統以秒為單位。

測量
要計算事件的頻率，首先計算在某固定的時間區間內事件的發生次數，再除以事件所經過的時間。在計算事件頻率的實驗中(計算擺的頻率)，要測量的是固定次數發生所經過的時間，而非固定時間內事件發生的次數，因為反向操作將會增加測量的隨機誤差。計算頻率的替代方法為測量兩個連續發生事件所經過的時間，然後利用頻率與週期成反比的性質計算頻率，更準確的測量則為選取數個循環再計算每個週期的平均。

高頻率的測量中直接計算是相當困難而且不可能的，因此我們使用其他的方法：以一已知頻率f0的聲源或光源(例如雷射音叉或波形產生器)為參考，因為觀察頻率和參考頻率同時產生，而且頻率差以一可被測量的極低頻率Δf，計算這個效應有時被稱為stroboscope effect，而未知的頻率為f=f₀+Δf。

波的頻率
頻率和波長λ成反比關係，頻率f等於波速v除以波長λ，即f=v/λ，而電磁學中的某一特殊情況，波在真空中以v=c₀的速度行進(其中c₀為光速) ，可表示為f=c₀/λ，當波以同樣的頻率從一個介質傳播到另一個介質，他們的頻率並不會改變，只有波長以及波速會改變。

為了測量的便利性，在測量長而緩慢的波(例如波浪)，我們通常描述波的週期而非頻率，而在短而迅速的波，例如音波或無線電波，則描述頻率而非週期。

參考資料：
Frequency. http://en.wikipedia.org/wiki/Frequency