Hertz
Hertz (abgekürzt: Hz) ist die Standardmaßeinheit für die Frequenzmessung. Da die Frequenz in Zyklen pro Sekunde gemessen wird, entspricht ein Hertz einem Zyklus pro Sekunde.
Hertz wird üblicherweise zur Messung von Wellenfrequenzen wie Schallwellen, Lichtwellen und Radiowellen verwendet. Beispielsweise kann das durchschnittliche menschliche Ohr Schallwellen zwischen 20 und 20.000 Hz wahrnehmen. Schallwellen nahe 20 Hz haben eine tiefe Tonlage und werden als "Bass"-Frequenzen bezeichnet. Schallwellen über 5.000 Hz haben eine hohe Tonhöhe und werden als "hohe" Frequenzen bezeichnet.
Während Hertz zur Messung von Wellenfrequenzen verwendet werden kann, wird es auch zur Messung der Geschwindigkeit von Computerprozessoren verwendet. Zum Beispiel wird jede CPU mit einer bestimmten Taktfrequenz bewertet. Diese Zahl gibt an, wie viele Befehlszyklen der Prozessor pro Sekunde ausführen kann. Da moderne Prozessoren Millionen oder sogar Milliarden von Befehlen pro Sekunde ausführen können, werden Taktgeschwindigkeiten üblicherweise in Megahertz oder Gigahertz gemessen.
Anwendungen von Hertz
Das Konzept der in Hertz gemessenen Frequenz wird in verschiedenen Bereichen verwendet, von der Physik und Technik bis hin zur Musik und Medizin. Hier sind einige der am häufigsten verwendeten Anwendungen:
Digitale Elektronik:
Die Taktfrequenz eines Computerprozessors, ausgedrückt in Hertz, gibt die Anzahl der Zyklen an, die er pro Sekunde ausführen kann. Moderne Prozessoren arbeiten oft mit Geschwindigkeiten im Gigahertz-Bereich (GHz), was bedeutet, dass sie Milliarden von Zyklen pro Sekunde ausführen können. Diese Geschwindigkeit ist ein entscheidender Faktor für die Gesamtleistung und Effizienz des Computers.
Elektrotechnik:
In der Elektrotechnik ist die Frequenz eines Wechselstroms (AC) von entscheidender Bedeutung. In den meisten Ländern beträgt die Standardfrequenz der elektrischen Energie beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz. Das bedeutet, dass der Strom 50 bzw. 60 Mal pro Sekunde wechselt. Die Frequenz des Wechselstroms beeinflusst den Betrieb elektrischer Geräte und ist ein entscheidender Faktor bei der Konstruktion von Stromversorgungssystemen.
Elektromagnetische Wellen:
Elektromagnetische Wellen, zu denen Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung gehören, haben alle Frequenzen, die in Hertz gemessen werden. Radiofrequenzen reichen beispielsweise von etwa 3 kHz bis 300 GHz, und jeder Bereich innerhalb dieses Spektrums wird für verschiedene Kommunikationstechnologien wie AM/FM-Radio, Fernsehen, Mobiltelefone und Satellitenkommunikation genutzt.
Schallwellen:
Schall ist eine Art mechanischer Welle, die sich durch Trägermedien wie Luft, Wasser oder Feststoffe ausbreitet. Die Tonhöhe eines Schalls wird durch seine Frequenz bestimmt. Der Mensch kann im Allgemeinen Frequenzen im Bereich von etwa 20 Hz bis 20.000 Hz (20 kHz) hören. Niederfrequente Töne sind tiefe oder Bass-Töne, während hochfrequente Töne scharf oder hoch sind.
Medizinische Bildgebung und Diagnostik:
In der medizinischen Diagnostik erzeugen Ultraschallgeräte hochfrequente Schallwellen, in der Regel im Megahertzbereich (MHz), um Bilder von inneren Körperstrukturen zu erzeugen. Die Frequenz dieser Schallwellen beeinflusst die Auflösung und Tiefe der erzeugten Bilder. Höhere Frequenzen bieten eine bessere Bildauflösung, haben jedoch eine begrenzte Eindringtiefe, wodurch sie sich ideal für die Bildgebung oberflächlicher Strukturen eignen. Im Gegensatz dazu werden niedrigere Frequenzen für die Darstellung tiefer liegender Strukturen verwendet.
Astronomie:
Astronomen nutzen Frequenzen, um verschiedene Himmelsphänomene zu untersuchen. Radioteleskope sind so konzipiert, dass sie Radiowellen von Sternen, Galaxien und verschiedenen anderen Himmelskörpern empfangen. Durch die Analyse der Frequenz dieser Wellen können Wissenschaftler wichtige Informationen über die Zusammensetzung, Bewegung und Entfernung des Objekts ableiten.
Höhere und niedrigere Frequenzen
Das Frequenzspektrum deckt einen breiten Bereich ab, von extrem niedrigen Frequenzen (ELF), die in der Unterwasserkommunikation verwendet werden, bis hin zu extrem hohen Frequenzen (EHF), die in modernen Radar- und Kommunikationssystemen zum Einsatz kommen. Hier ein kurzer Überblick:
| Frequenz | Frequenzbereich | Anwendungen |
| Extrem niedrige Frequenzen (ELF) | 3 Hz bis 30 Hz | Kommunikation mit U-Booten und in der Geophysik |
| Sehr niedrige Frequenzen (VLF) | 3 kHz bis 30 kHz | Navigation und Kommunikation über große Entfernungen |
| Niedrige Frequenzen (LF) | 30 kHz bis 300 kHz | AM-Radio und Fernkommunikation |
| Mittlere Frequenzen (MF) | 300 kHz bis 3 MHz | AM-Radio und Fernkommunikation |
| Hohe Frequenzen (HF) | 3 MHz bis 30 MHz | Kurzwellenradio, Luftfahrt und Seefunk |
| Sehr hohe Frequenzen (VHF) | 30 MHz bis 300 MHz | FM-Radio, Fernsehübertragung und Zwei-Wege-Kommunikation |
| Ultrahochfrequenzen (UHF) | 300 MHz bis 3 GHz | Fernsehübertragung, Mobiltelefone und Satellitenkommunikation |
| Superhochfrequenzen (SHF) | 3 GHz bis 30 GHz | Radar, Satellitenkommunikation und Mikrowellenherde |
| Extremhochfrequenzen (EHF) | 30 GHz bis 300 GHz | Fortschrittliche Radarsysteme und Hochfrequenzkommunikation |
Praktische Beispiele für Hertz
Menschlicher Herzschlag:
Der menschliche Herzschlag ist eine rhythmische Schwingung, deren Frequenz in Hertz gemessen werden kann. Eine typische Ruheherzfrequenz von 60 Schlägen pro Minute entspricht beispielsweise einer Frequenz von 1 Hz (60 Schläge pro Minute / 60 Sekunden pro Minute = 1 Schlag pro Sekunde).
Musikalische Noten:
In der Musik entspricht die Tonhöhe einer Note ihrer Frequenz. Die Note A4, die häufig als Stimmreferenz verwendet wird, hat eine Frequenz von 440 Hz. Das bedeutet, dass die Schallwelle 440 Mal pro Sekunde schwingt.
Stand: 28.10.2025