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Frequenza dei fenomeni ondulatori
Gli strumenti usati per la misura sono l'oscilloscopio e il frequenzimetro:
il primo permette una misurazione complementare ad altre, in
circostanze non impegnative; per misure accurate e precise però occorre
usare il secondo, che è uno strumento elettronico specializzato
per misure di frequenza e di tempo.
Nel misurare la frequenza del suono, di onde elettromagnetiche (come le onde radio o la luce),
di segnali elettrici oscillatori o di altre onde simili, la frequenza
in hertz è il numero di cicli della forma d'onda ripetitiva per secondo.
La frequenza f ha una relazione di proporzionalità inversa con la grandezza lunghezza d'onda.
La frequenza è pari alla velocità c dell'onda divisa per la lunghezza d'onda λ:
Vediamo
qui sopra due
onde di identica
velocità,
ma con differenti
frequenze,
in
funzione della
maggiore o minore
lunghezza d'onda...
...e
qui sopra due
onde di identica
frequenza, ma
con differenti
velocità,
ancora
una volta in
funzione della
lunghezza d'onda.
Un'applicazione
interessante
di questo concetto
fisico è
la conversione
del segnale
analogico in
segnale digitale,
che passa necessariamente
attraverso il
processo
di campionamento.
Vediamo di che
si tratta.
Frequenza di campionamento
La frequenza di campionamento
è uno dei parametri fondamentali che caratterizzano il processo di
conversione analogico-digitale nei sistemi elettronici di elaborazione
dell'informazione.
In un sistema elettronico, l'informazione è usualmente codificata in un segnale di tensione variabile nel tempo. Si parla di
segnale
analogico se esso varia in modo continuo in ciascun istante di tempo, di
segnale
numerico se esso può assumere solo un numero finito di valori discreti oppure di
segnale
digitale se i valori che può assumere sono solo 0 ed 1, in precisi istanti di tempo.
Il processo di campionamento
consente di convertire un segnale analogico in un segnale digitale e
consiste nel misurare e registrare, in precisi istanti di tempo (istanti di
campionamento) il valore istantaneo del segnale analogico in esame.
La sequenza di tali valori, detti campioni,
costituisce il segnale digitale.
Il dispositivo che realizza la
conversione da segnale analogico a segnale digitale viene detto convertitore
A/D.
La frequenza di campionamento indica il numero di campioni registrati in un secondo: il Teorema di Nyquist-Shannon
stabilisce che, affinché sia possibile ricostruire il segnale analogico
a partire dai suoi campioni, è necessario che la frequenza di
campionamento sia almeno il doppio della frequenza più alta contenuta
nello spettro del segnale di partenza: fc > = 2fmax.
Ad esempio, un
segnale
audio
ha uno spettro compreso fra 20 Hz e 20 kHz: per poter registrare il
segnale su un supporto digitale (come un CD audio) la frequenza di
campionamento deve essere almeno di 40 kHz.
Usualmente, il
campionamento viene effettuato a 44.1 kHz, valore che soddisfa appieno
il teorema di Nyquist-Shannon e che consente di ricostruire fedelmente
il segnale analogico di partenza.
(Fonti:
http://www.sapere.it/enciclopedia/frequenza.html
http://it.wikipedia.org/wiki/Frequenza
http://www.openfisica.com/fisica_ipertesto/maxwell/propagazione_campi.php)
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