Frequency (f)（周波数）

Frequency（周波数） は、単位時間あたりに繰り返される事象や振動がどれだけ発生するかを示す物理量です。国際単位系（SI）ではヘルツ（Hz）で表され、1 Hz = 1 秒あたりの 1 周期に相当します。周波数は波動現象、信号処理、電磁システムなどの分野において基本的なパラメータです。

周波数と波長の関係

周波数と波長は、次の波動伝播式によって関係づけられます：

c = λ × f

ここで：

• c = 波の伝播速度（電磁波の場合は光速など）

• λ = 波長（メートル）

• f = 周波数（ヘルツ）

この式は、周波数と波長が反比例の関係にあることを示しています。周波数が上がると波長は短くなり、逆もまた同様です。

周波数に関する式

周期運動：

任意の周期信号において、周波数は周期の逆数として定義されます：

f = 1 / T

• T = 1 周期の時間（秒）

角周波数：

物理学では、角周波数（ω）も使用されます：

ω = 2π × f

• ω = 角周波数（ラジアン毎秒）

• f = 周波数（Hz）

計算例

周期が 0.005 秒の音波がある場合：

f = 1 / 0.005 = 200 Hz

これは、人間の話し声で一般的に見られる周波数の一例です。

周波数の応用例

周波数は、以下のような分野で重要な役割を果たします：

• 電子工学： 信号発生、フィルタ設計、回路制御

• 通信技術： 無線、Wi-Fi、5G、衛星通信の帯域定義

• 医療機器： 超音波、MRI、診断画像技術

• 物理・光学： 量子状態、共鳴現象、電磁スペクトル

• 音響・音楽： 音高の認識、倍音解析、音響設計

• 天文学： 宇宙放射・スペクトル線の周波数分析