周波数

ウィキペディア

周波数

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/01/25 14:55 UTC 版)

周波数 frequency
量記号	f, ν
次元	T −1
種類	スカラー
SI単位	ヘルツ (Hz)
CGS単位	ヘルツ (Hz), サイクル毎秒 (c, c/s)

周波数（しゅうはすう、英：frequency）とは、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、波動や振動が、単位時間当たりに繰り返される回数のことである。周波数は周期の逆数であり、単位は「ヘルツ」 (Hz) が使われる。

振動数も英語では frequency でありほぼ同義であるが、「周波数」が主に電気・電波に関する工学用語として用いられるのに対し、「振動数」は力学的運動など自然科学（理学）における物理現象に用いられることが多い。

かつては、「サイクル毎秒」（c/s、略して「サイクル」）が使われていたが、1970年代にヘルツに切り替えられた（日本における切替えは1972年7月1日に施行された改正計量法による）。

定義

波動現象において、周期を T とすると、波の周波数 f は次のように定義される。

$f={\frac {1}{T}}$

電磁スペクトル全体のうち、可視光の帯域はごく一部である。

光には様々な色があるが、色の違いは、眼の網膜にある錐体細胞が感光する際の、周波数の違いに起因している。

光は電磁波の一種だが、可視光は、電磁波の周波数帯（電磁スペクトル）の中ではごく一部である。可視光より周波数が高い光は、紫外線 (UV) といい、目に見えない光である。逆に、周波数が低い光は、赤外線 (IR) であり、ナイトビジョンなどの熱を探知する機器で利用される。紫外線よりさらに周波数が高い電磁波は、X線やガンマ線と呼ばれる。逆に赤外線よりさらに周波数が低い電磁波は電波であり、メガヘルツ (MHz) や　ギカヘルツ　(GHz) やキロヘルツ (kHz) といった単位の周波数を持つ。自然界には、ミリヘルツ (mHz) やマイクロヘルツ (μHz) の周波数の電波も存在する。2ミリヘルツの電波の波長は、1天文単位（地球と太陽の平均距離）とほぼ等しい。さらに、1マイクロヘルツの電波の波長は、0.0317 光年。1ナノヘルツ (nHz) の電波の波長は、31.6881光年である。

音

音は、固体・液体・気体を媒体として伝わる振動（疎密波）であり、特に可聴域の周波数の振動を指す。周波数は、1秒間に1回振動すると1Hzとなる（「たった1人のフルバンド　YMOとシンセサイザーの秘密」松武秀樹、勁文社、1981年、p217）。ヒトの可聴周波数（可聴域）は20 Hzから2万Hz（20kHz）（ただし、ヒトの可聴域の上限は加齢と共に低下してゆく）とされており、純音（サイン波）であれば周波数が上がるにつれて音高も上がったように感じられる。また、ヒトの音に対する感度は周波数によって異なっていて、周波数が違えば、たとえ同じ強さ（同じ音強、同じ音圧）であっても、違う大きさに感じられる場合がある。（詳しくは、等ラウドネス曲線などを参照のこと。）ヒト以外の生物の可聴域はそれぞれの種によって異なる。例えばイヌは犬種によっては最高で約6万 Hzまでの音が聞こえる。音を感知する聴覚は重要な感覚の1つであり、様々な生物種が危険を察知したりするのに使い、さらに捕食やコミュニケーションに使っている。

音波は様々な状態の物質を媒体として伝播し、固体・液体・気体だけでなくプラズマでも伝播する。ただし、真空中では音は伝播しない。なお、ヒトの可聴域より高い周波数の音波を、超音波と呼ぶ。逆に、ヒトの可聴域より低い周波数の音波は、超低周波音と呼ぶ。

電源の周波数

ヨーロッパ、アフリカ（リベリアは60Hz、他の地域も50Hz、55Hz、60Hzが混在）、オーストラリア、南アメリカ南部、アジアの大部分（朝鮮半島は60Hz）、ロシアといった地域では、交流の商用電源周波数は50Hz、北アメリカ（アラスカとグリーンランドは50Hz）、南アメリカ北部では60Hz である。日本では東日本が50Hz、西日本が60Hz となっている。録音におけるハム音はこの電源周波数の雑音であり、周波数を分析することでどちらの地域で録音されたかが判別できる。

周期と周波数

便宜上、より長くてより遅い波（水面波など）は、周波数 よりむしろ周期で記述する傾向がある。短くて速い波（オーディオやラジオなど）は、通常周期の代わりに周波数によって記述される。

これらの一般的に用いられる変換は、以下のリストで示される：

周波数	1 mHz (10−3)	1 Hz (100)	1 kHz (103)	1 MHz (106)	1 GHz (109)	1 THz (1012)
周期（時間）	1 ks (103)	1 s (100)	1 ms (10−3)	1 µs (10−6)	1 ns (10−9)	1 ps (10−12)

その他の周波数

• 角周波数 ω は、回転運動における角変位の変動率または波動における正弦波形の位相として定義される。

$\omega =2\pi f\,$

ウィキデータには周波数のプロパティである周波数があります。（ 使用状況）

• 周波数の単位
• 周波数領域
• 周波数の比較
• 電波
  • 電波の周波数による分類
• 商用電源周波数
• 共鳴
• 音高
• 波長

周波数関連

• 基本周波数
• 共振周波数
• サンプリング周波数
• 遮断周波数（カットオフ周波数）

参考文献

• Giancoli, D.C. (1988). Physics for Scientists and Engineers (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 013669201X 

外部リンク

• 『周波数』 - コトバンク
• Conversion: frequency to wavelength and back
• Conversion: period, cycle duration, periodic time to frequency
• Keyboard frequencies = naming of notes - The English and American system versus the German system
• Teaching resource for 14-16yrs on sound including frequency
• A simple tutorial on how to build a frequency meter
• Frequency - diracdelta.co.uk - JavaScript calculation.