Frequenz (f)

Frequenz beschreibt, wie oft sich ein periodisches Ereignis oder eine Schwingung pro Zeiteinheit wiederholt. Sie wird im internationalen Einheitensystem (SI) in Hertz (Hz) gemessen, wobei 1 Hz = 1 Schwingung pro Sekunde entspricht. Die Frequenz ist ein zentraler Parameter in der Wellenausbreitung, Signalverarbeitung und Elektrotechnik.

Beziehung zwischen Frequenz und Wellenlänge

Frequenz und Wellenlänge stehen durch die Wellenausbreitungsgleichung in Zusammenhang:

c = λ × f

Dabei gilt:

• c = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle (z. B. Lichtgeschwindigkeit bei elektromagnetischen Wellen)

• λ = Wellenlänge (in Metern)

• f = Frequenz (in Hertz)

→ Frequenz und Wellenlänge verhalten sich umgekehrt proportional: Steigt die Frequenz, sinkt die Wellenlänge – und umgekehrt.

Formeln zur Frequenz

Periodische Bewegung:
Für periodische Signale gilt:

f = 1 / T

• T = Dauer eines vollständigen Zyklus (in Sekunden)

Kreisfrequenz (Winkelgeschwindigkeit):
In der Physik wird auch die Kreisfrequenz (ω) verwendet:

ω = 2π × f

• ω = Kreisfrequenz (in Radiant/Sekunde)

• f = Frequenz (in Hertz)

Rechenbeispiel

Eine Schallwelle mit einer Periodendauer von 0,005 Sekunden hat eine Frequenz von:

f = 1 / 0,005 = 200 Hz

Das entspricht etwa der Tonhöhe typischer menschlicher Sprachlaute.

Anwendungsbereiche der Frequenz

Frequenz ist ein zentrales Konzept in vielen Fachgebieten, z. B.:

• Elektronik: Signalgenerierung, Filterdesign, Schaltungsentwicklung

• Telekommunikation: Frequenzbänder für Funk, Wi-Fi, 5G, Satelliten

• Medizintechnik: Ultraschall, MRT, bildgebende Diagnostik

• Physik und Optik: Quantenzustände, Resonanz, elektromagnetisches Spektrum

• Akustik und Musik: Tonhöhenempfinden, Spektralanalyse, Klangtechnik

• Astronomie: Frequenzanalyse von kosmischer Strahlung und Spektrallinien