Schwingfrequenz

Schwingfrequenz bezeichnet die Anzahl der vollständigen Schwingungen pro Zeiteinheit eines periodischen Systems. Die Größe wird meist mit f angegeben und in Hertz (Hz) gemessen; 1 Hz entspricht 1 Schwingung pro Sekunde. Die zugehörige Periode ist T = 1/f. Die Winkelfrequenz ω = 2π f beschreibt dieselbe Schwingung im Bogenmaß je Sekunde.

Schwingfrequenz tritt in einer Vielzahl von Systemen auf, etwa in mechanischen Oszillatoren (Masse-Feder-System, Pendel), in elektrischen Schwingkreisen (LC-Kreis) und in elektromagnetischen Wellen. Sie hängt von den Parametern des Systems ab, z. B. von Masse und Federkonstante oder von Induktivität und Kapazität; an der Messstelle hängt sie oft von Umgebungsbedingungen ab.

In realen Systemen kann Dämpfung die beobachtete Frequenz beeinflussen. Bei leichten Dämpfungen ändert sich die Frequenz weitgehend wenig; bei stärkeren Dämpfungen wird der Frequenzwert f_d kleiner als der ungedämpfte Wert f_0. In vielen Fällen wird die resonante Frequenz angegeben, z. B. die Frequenz, bei der die Energieübertragung maximal ist. Für gedämpfte harmonische Oszillatoren gilt oft ω_d = ω_n sqrt(1 - ζ^2) und f_d = ω_d/(2π).

Messungen der Schwingfrequenz erfolgen durch Oszilloskop, Spektrumanalysator, Tachometer oder Laser-Doppler-Messtechnik; zur Analyse wird häufig eine Fourier-Transformation des Signals verwendet. In der Quantenphysik entspricht die Schwingfrequenz der Photonfrequenz f, die mit der Energie E = h f verknüpft ist; in magnetisch-resonanten Systemen ergibt sich f aus der Feldstärke und dem g-Faktor.

Schwingfrequenz ist eine grundlegende Größe in Physik und Technik, die Frequenzspektrum, Resonanzverhalten und Energieübertragung bestimmt.