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)
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周波数（しゅうはすう）は、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、電気振動（電磁波や振動電流）などの現象が単位時間（ヘルツの場合は一秒）当たりに繰り返される回数である。
目次

1 概要

2 定義

3 測定

3.1 周波数カウンタ

3.2 ヘテロダイン


4 例

4.1 光

4.2 音

4.3 電源周波数


5 周期と周波数

6 その他の周波数

7 関連項目

7.1 周波数関連


8 脚注・出典

9 参考文献

10 外部リンク


概要

周波数は、波動や振動の周期の逆数であり、単位は「ヘルツ」(Hz) が使われる。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）。

振動数も英語では frequency でありほぼ同義であるが、「周波数」がおもに電気・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。
定義

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

さらに、波の速さを v [m/s]、波長を λ [m]とすると

または

という関係が成り立ち、周波数 f は

で表される（等速円運動・単振動などの現象については、振動数の項を参照）。

真空中を進む電磁波の場合、その位相速度 v は光速 c に等しい。すなわち、上の式は次のようになる。

単色光源から発した波動がある媒体から別の媒体へと伝わる際、その周波数は全く変化せず、波長と位相速度だけが変化する。
測定
周波数カウンタ

高い周波数は周波数カウンタを使って測定することが多い。入力された電気信号の周波数を測定し、結果をヘルツ単位でデジタル表示する電子機器である。水晶振動子を使ったデジタル回路で、一定時間内の周期をカウントして周波数を求める。もともと電気信号ではない物理現象の周波数を求める場合は、適当なトランスデューサーによって電気信号に変換して周波数カウンタに入力する。最近の周波数カウンタは最高で 100 GHz 程度までカバーしている。これが直接測定できる周波数の限界であり、これ以上の高い周波数を測定するには間接的技法が必要になる。
ヘテロダイン

周波数カウンタで測定できない高い周波数の電磁波は、ヘテロダインという周波数変換技法を使って間接的に測定する。基準となる既知の周波数の信号とそれに近いが正確な周波数の不明な信号を非線形なプロセスで混合すると、2つの周波数の差にあたるヘテロダインまたは「うなり」と呼ばれる信号が発生する。この信号は周波数が十分低いので、周波数カウンタで測定可能である。もちろん、こうして測定できるのは基準となる周波数との差分であり、基準となる周波数は別の方法で確定する必要がある。さらに高い周波数を測定するには、ヘテロダインを数段使用する。最近では、この技法で赤外線から可視光の周波数まで測定可能である。（光ヘテロダイン検出）
例
光電磁スペクトル全体と、可視光部分のクローズアップ

放射エネルギーは電磁波の形で伝播するエネルギーである。例えば太陽光や電気による光がこのエネルギーの形態である。人間が眼という光学センサで感知できる可視光は、その波長または周波数によって様々な色として感じられる。

可視光は、電磁波のスペクトル全体（電磁スペクトル）の中ではごく一部である。可視光より波長が短い方に紫外線 (UV) があり、人間の眼には見えない。波長の長い方には赤外線 (IR) があり、ナイトビジョンなどの熱を探知する機器で利用される。UVよりさらに波長が短くなるとX線やガンマ線になる。IRより波長が長くなるとマイクロ波、メガヘルツからキロヘルツといった単位の周波数を持つ電波がある。