Планковская угловая частота
В физике, планковская угловая частота это единица угловой частоты, обозначаемая как , определённая в терминах фундаментальных констант в натуральных единицах, так же известных как планковские единицы.
Планковская угловая частота определяется как величина обратная планковскому времени . С учётом этого для планковской угловой частоты выполняется[1]:
- c,
- c-1,
где:
- — скорость света в вакууме,
- — постоянная Дирака (постоянная Планка, делённая на ),
- — гравитационная постоянная,
- — планковское время.
Некоторые свойства планковской угловой частоты
Колебания и волны
- где — постоянная Планка, — гравитационная электро-подобная константа[2], — гравитационная постоянная Эйнштейна[3].
- Период, соответствующий планковской угловой частоте, равен , то есть планковскому времени, умноженному на .
- Фаза:
- Фаза колебаний, угловая частота которых равна планковской, изменяется на 1 рад за планковское время.
- Фаза гармонического колебания с планковской угловой частотой и нулевой начальной фазой, выраженная в радианах, в момент времени t численно равна времени t, выраженному в планковских единицах.
- Выраженная в радианах фаза в момент времени t в точке с координатой x распространяющейся со скоростью света в вакууме 1-мерной плоской гармонической волны с планковской угловой частотой и нулевой начальной фазой численно равна x-t, если x выражено в единицах lP, а t в единицах tP.
- Изменение фазы гармонического колебания за планковское время, выраженное в радианах, численно равно угловой частоте данного колебания, выраженной в единицах ωP.
Вращение
- При равномерном вращении или движении по окружности изменение угла поворота за планковское время, выраженное в радианах, численно равно угловой скорости вращения, выраженной в единицах ωP.
- При вращении или движении по окружности с угловой скоростью, равной планковской угловой частоте, угол поворота изменяется на 1 рад за планковское время.
- Угловая скорость точки, равномерно движущейся со скоростью света в вакууме по окружности радиусом lP, равна ωP.
Сигналы
- Из теоремы Котельникова вытекает следующее. Если аналоговый сигнал имеет конечный (ограниченный по ширине) спектр, причём угловая частота верхней границы спектра меньше или равна (то есть [4]), то такой сигнал может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам с частотой дискретизации, большей или равной 5,90424 ⋅1042 Гц.
Электромагнитные колебания
- Длина распространяющейся в вакууме ЭМ волны с планковской угловой частотой равна планковской длине, умноженной на .
- Энергия кванта излучения такой частоты равна планковской энергии.
- Электрический градус переменного тока планковской угловой частоты равен планковскому времени, умноженному на и делённому на 360, то есть ≈ 9,40917⋅10−46 с.
Музыка
- Самый низкий звук, воспринимаемый человеческим ухом (16 Гц), имеет угловую частоту примерно 5,419839 ⋅10-42 ωP. Самый высокий (20000 Гц) — около 6,77480 ⋅10-39 ωP. Поэтому можно сказать, что человек слышит звуки в диапазоне угловых частот от 5,419839 ⋅10-42 ωP до 6,77480 ⋅10-39 ωP.
- Угловая частота эталонного тона «ля» 1-й октавы в 12-звуковом строе (440 Гц) примерно равна 1,49046 ⋅10-40 ωP. Соответственно, угловая частота произвольной ступени 12-РДО равна 1,49046 ⋅10-40* ωP, где i — количество полутонов в интервале от искомого звука к эталону[5]. В частности,
- Угловая частота основного тона самой низкой ноты в диапазоне современного фортепиано (ля субконтроктавы, 27,5 Гц) — примерно 9,315348⋅10-42 ωP; самой высокой (до 5-й октавы, 4186,0 Гц[5]) — около 1,417968 ⋅10-39 ωP.
- Сама планковская угловая частота формально-математически соответствует примерно тону до-диез (или ре-бемоль) 134-й октавы (на 38,3556 цента ниже) 12-звукового равномерно темперированного строя.
Примечания
- CODATA Value: Planck Time — The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty.
- см. статью Большие числа Дирака#Популярные значения чисел Дирака
- см. статью Общая теория относительности#Уравнения Эйнштейна
- Здесь, как и в статье Теорема Котельникова, под понимается максимальная частота в спектре сигнала.
- Это непосредственно следует из формулы для расчёта частот, соответствующих ступеням звукоряда (исходя из стандартной частоты камертона ля1 = 440 Гц):, где f0 — частота камертона, а i — количество полутонов в интервале от искомого звука к эталону f0.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.