周波数（frequency）は、規則正しく繰り返される現象の単位時間あたりの繰り返し回数を示します。
これにより、音や光、電波、電気信号などの特性を理解するための重要な概念となっています。
本記事では、周波数の定義、特性、及び具体的な応用について詳しく解説します。
周波数の定義
周波数と周期
周波数は、1秒あたりの繰り返し回数で、単位は「Hz」（ヘルツ）で表されます。
1Hzは1秒間に1回繰り返す現象を意味し、1回の繰り返しにかかる時間の長さを「周期」と呼び、これは周波数の逆数にあたります。
たとえば、周波数が2Hzの場合、周期は0.5秒です。
周波数の種類
1. クロック周波数
コンピュータ内部やデジタル機器においては、信号を伝送するタイミングを揃えるために、クロック信号と呼ばれる周期的な電気信号が利用されます。
このクロック信号の周波数が高いほど、より多くの伝送や処理を行うことができ、処理性能を向上させることができます。
1970年代の初期のマイクロプロセッサは数百kHzで動作していましたが、現在では数GHz（ギガヘルツ）で動作するチップが一般的になっています。
2. 電磁波の周波数
電磁波は、その周波数によって特性が異なります。
真空中では、光速を周波数で割ると波長が求まります。
一般に、3THz（テラヘルツ）以下の周波数は「電波」と呼ばれ、放送や通信、レーダーなどに利用されます。
可視光線は約400〜800THzの範囲で、色として認識されます。
周波数が低いほど赤に近く、高いほど紫に見えます。
可視光と電波の中間には「赤外線」があり、可視光より高い周波数は「紫外線」と呼ばれます。
3. 音波の周波数
音の高さは周波数によって決まります。
低い周波数の音は低音として、高い周波数の音は高音として認識されます。
人間の可聴範囲は約20Hzから20kHzですが、この範囲外の低周波音や超音波は聞こえません。
年齢とともに高音が聞こえにくくなることが知られています。
まとめ
周波数は、音、光、電波などの現象を理解するための基本的な概念です。
特にITや通信の分野では、周波数の知識が不可欠です。
周波数の特性を理解することで、さまざまな技術やデバイスの性能を向上させることができるため、今後の技術革新に向けて重要な要素と言えるでしょう。