Tần số

Tần số là một thuật ngữ mà chắc hẳn bạn nghe thấy rất nhiều trong đời sống hằng ngày xung quanh chúng ta, bạn có thể thấy chúng xuất hiện trong mọi lĩnh vực như điện tử, viễn thông, kỹ thuật với các thuật ngữ như tần số dòng điện, tần số sóng điện từ, tần số âm thanh, tần số của bước sóng ánh sáng

Trong bài viết này, hãy cùng Lidinco tìm hiểu chi tiết về tần số là gì, công thức tính và những ứng dụng của chúng trong cuộc sống

Tần số là gì?

Tần số (Frequency) được định nghĩa là số lần xuất hiện của một hiện tượng lặp đi lặp lại đều đặn trong một đơn vị thời gian xác định (có thể tính bằng giây, phút, giờ, ngày..)

Để tính được tần số bạn sẽ đếm số lần xuất hiện của hiện tượng và chia cho khoảng thời gian đã chọn. Theo cách tính này ta có thể thấy đơn vị đo tần số sẽ là nghịch đảo với đơn vị đo thời gian

Đơn vị của tần số là Hertz, kí hiệu là Hz được đặt theo nhà vật lý Đức, Heinrich Rudolf Hertz. Ngoài ra, bạn cũng sẽ bắt gặp một số đơn vị khác có định nghĩa tương đồng với tần số

Công thức tính tần số 

Công thức tần số được sử dụng để tìm tần số của sóng. Tần số được định nghĩa là số chu kỳ hoàn thành trong một đơn vị thời gian. Nó cũng cho biết có bao nhiêu đỉnh đi qua một điểm cố định trong một đơn vị thời gian. Đôi khi nó được gọi là đối ứng của thời gian. Tần số được biểu thị bằng Hertz (Hz). Công thức tần số được sử dụng để tìm tần số của sóng. Hãy để chúng tôi hiểu nó tốt hơn bằng cách sử dụng các ví dụ đã giải quyết.

Công thức tính tần số bằng

Tần số được tính bằng tổng số lần xuất hiện của một sự kiện lặp lại trên một đơn vị thời gian nhất định. Có các công thức tần số khác nhau để tính tần suất tùy thuộc vào các đại lượng đã biết. Công thức cho tần số của sóng được sử dụng để tìm tần số (f), khoảng thời gian (T), tốc độ sóng (V) và bước sóng (λ). 1 Hertz đề cập đến một chu kỳ mỗi giây. 

Các công thức tính tần số

Công thức 1:  Tính tần số theo thời gian

f = 1 / T 

Trong đó

f là tần số tính bằng hertz được đo bằng m/s
T là thời gian hoàn thành một chu kỳ tính bằng giây

Ví dụ 1: Sử dụng công thức tần số, hãy tìm tần số của sóng khi một chu kì hoàn thành trong 0,5s.

Đáp án: ta có thời gian = 0,5s

Sử dụng công thức tần số

f = 1/T
f = 1/0,5
f = 2

Trả lời: Tần số là 2Hz.

Công thức 2:  Tính tần số về bước sóng và tốc độ sóng

f = 𝜈 / λ

Trong đó

là tốc độ sóng tính bằng m/s
λ là bước sóng của sóng tính bằng m

Ví dụ 2: Tìm tần số của sóng ánh sáng khi bước sóng của ánh sáng là 600nm.

Cho: Bước sóng = 600nm = 600 × 10^-9 m  = 6 × 10 -7^ m

Ta biết rằng tốc độ ánh sáng = 3 × 10^8  m/s

Sử dụng công thức tần số

f = 𝜈 / λ
f = 3×10^8  / 6×10^-7
f = 5 ×10^14  giây^-1

Trả lời: Tần số là 5×10^14 Hz. 

Công thức 3:  Tính tần số theo tần số góc

f = ω / 2π

Trong đó

ω là tần số góc

Công thức 4: Tính tần số sóng điện từ

f = C / λ

Trong đó

C là vận tốc của ánh sáng (tính bằng mét)
λ là bước sóng.

Ứng dụng của công thức tính tần số

• Tần số được coi là một thông số quan trọng trong các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật và công thức tần số cũng vậy.
• Công thức cho tần số được sử dụng để xác định tốc độ của các hiện tượng dao động và rung động, chủ yếu là các rung động cơ học, tín hiệu âm thanh (âm thanh), sóng vô tuyến và sóng ánh sáng. 
• Công thức tần số được sử dụng để xác định tần số (f), khoảng thời gian (T), tốc độ truyền sóng (V) và bước sóng (λ) và rút ra các công thức liên quan khác.

Ví dụ về tần số

a. Tần số trong chuyên ngành điện tử, viễn thông dùng để chỉ tần số của dòng điện, tín hiệu điện hoặc các tín hiệu vô tuyến

• Tần số đường dây điện (thường là 50 Hz hoặc 60 Hz).
• Ổ đĩa biến tần, thường sử dụng tần số sóng mang 1-20 kilohertz (kHz).
• Dải tần âm thanh: 15 Hz đến 20 kHz (phạm vi con người nghe được).
• Tần số vô tuyến: 30-300 kHz. Tần số thấp: 300 kHz đến 3 megahertz (MHz). Tần số trung bình: 3-30 MHz.
• Tần số cao: 30-300 MHz.

b. Các dải tần số ánh sáng được sử dụng trong các công thức tính bước sóng và tốc độ truyền của ánh sáng

• Tia gamma:  ≥ 30 EHz
• Tia X: 30 EHz - 30 PHz
• Tia tử ngoại: 30 PHz - 790 THz
• Ánh sáng nhìn thấy: 790 THz - 430 THz
• Tia hồng ngoại: 430 THz - 300 GHz
• Vi ba: 300 GHz - 300 MHz
• Radio: 300 GHz - 3 Hz

c. Các dải tần số âm thanh

• 16 đến 32Hz: Ngưỡng dưới của khả năng nghe của con người, và nốt thấp nhấp của đàn đại phong cầm.
• 32 đến 512Hz: Tần số nhịp điệu, nơi có các nốt thấp và cao của giọng nam trầm.
• 512 đến 2048Hz: Độ nghe rõ tiếng nói con người, có tiếng kim.
• 2048 đến 8192Hz:   m thanh lời nói, nơi có âm môi và âm xát.
• 8192 đến 16384Hz: Chói, tiếng chuông và cái chũm chọe và âm xuýt
• 16384 đến 32768Hz: Trên chói, đạt tới âm thanh âm u và hơi quá ngưỡng nghe của con người

Hỏi & Đáp

Hỏi:  m có tần số 20Hz là gì?
Đáp: Các âm thanh có tần số từ 20Hz trở xuống được gọi là hạ âm

Hỏi: Sóng tần số 1000Hz là gì?
Đáp: Sóng có tần số 1000Hz được gọi là sóng âm, nhỏ hơn 20Hz là hạ âm và lớn hơn 20000Hz là siêu âm

Hỏi: Tần số sóng điện từ là gì?
Đáp: Sóng điện từ hay còn gọi là bức xạ điện từ được tạo ra bởi sự kết hợp của từ trường và điện trường dao động vuông góc với nhau. Loại sóng này mang các đặc tính của các hạt thường được gọi là hạt "quang tử- photon". Khi một sóng điện từ truyền đi, năng lượng, động lượng và thông tin được truyền đi. Bước sóng của sóng điện từ nằm trong khoảng từ 400nm đến 700nm và có thể quan sát được bằng mắt thường thông qua ánh sáng do sóng điện từ phát ra.

Hỏi: Tần số của dòng điện xoay chiều là gì?
Đáp: Tần số dòng điện xoay chiều (ac) là số chu kỳ mỗi giây mà dòng điện đổi chiều. Tần số là tốc độ dòng điện thay đổi hướng mỗi giây. Nó được đo bằng hertz (Hz), một đơn vị đo lường quốc tế trong đó 1 hertz bằng 1 chu kỳ mỗi giây.