Umrechnung von Terahertz in Hertz

Informationen über Terahertz (THz)

Das Terahertz ist eine Frequenzeinheit und entspricht einer Billion Hertz. Sein Zeichen ist THz. Es belegt die Lücke zwischen den höchsten Funkfrequenzen und dem niedrigsten Infrarotlicht, einen Bereich, der im größten Teil des zwanzigsten Jahrhunderts so schwer zu erzeugen oder nachzuweisen war, dass man ihn Terahertzlücke nannte.

Die Schwierigkeit war praktischer und nicht theoretischer Art. Elektronische Oszillatoren gehen oberhalb einiger hundert Gigahertz die Puste aus, weil die Ladungsträger nicht schnell genug folgen, während optische Quellen wie Laser unterhalb des Infraroten an Wirkungsgrad verlieren. Das Band dazwischen hatte auf keiner Seite eine bequeme Technik, und es blieb jahrzehntelang der am wenigsten erforschte Teil des elektromagnetischen Spektrums.

Das änderte sich mit ultraschnellen Lasern und photoleitenden Antennen, die Terahertzimpulse erzeugen, indem sie einen Halbleiter mit einem Laserimpuls von wenigen Femtosekunden beleuchten. Die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie misst heute die Antwort von Werkstoffen über das ganze Band, und das Verfahren ist ein gängiges Werkzeug der Materialwissenschaft geworden.

Die Sicherheitskontrolle ist die bekannteste Anwendung. Terahertzstrahlung durchdringt Kleidung, Papier, Kunststoff und Keramik, wird aber von Metall aufgehalten und von Wasser aufgenommen, und ihre Photonenenergie ist viel zu gering, um irgendetwas zu ionisieren; sie kann verborgene Gegenstände also ohne die Risiken der Röntgenstrahlung abbilden. Körperscanner an Flughäfen arbeiten nach diesem Prinzip.

Die Molekülspektroskopie nutzt das Band, weil viele große Moleküle hier Rotations- und Schwingungszustände besitzen. Sprengstoffe und Betäubungsmittel zeigen kennzeichnende Terahertzsignaturen, und das Verfahren dient der pharmazeutischen Qualitätskontrolle, um Kristallformen zu unterscheiden, die mit anderen Methoden gleich aussehen. Die Kunstrestaurierung wendet es an, um unter Farbschichten zu blicken, ohne eine Leinwand zu berühren.

Die Astronomie beobachtet bei diesen Frequenzen von hohen, trockenen Standorten oder aus dem Orbit, weil atmosphärischer Wasserdampf Terahertzstrahlung stark aufnimmt. Kalter Staub und molekulares Gas in Sternentstehungsgebieten strahlen hier, weshalb Observatorien in großer Höhe in Chile und am Südpol errichtet werden.

Die Nachrichtenforschung dringt inzwischen in das Band vor. Datenraten wachsen mit der verfügbaren Bandbreite, und oberhalb von 100 Gigahertz ist weit mehr Platz als darunter; Labore haben daher Funkstrecken vorgeführt, die bei Frequenzen nahe einem Terahertz Hunderte Gigabit je Sekunde tragen. Das Hindernis ist, dass Wasserdampf diese Wellen stark verschluckt und eine Strecke bei klarer Luft auf wenige hundert Meter begrenzt, bei Regen auf deutlich weniger. Das beschränkt die Technik auf kurze Sprünge: Verbindungen zwischen Dachantennen, Strecken innerhalb eines Rechenzentrums oder das letzte Stück zwischen einem Lichtmast und einem Haus — nichts, was einer Rundfunkausstrahlung ähnelte.

Ein Terahertz entspricht einer Billion Hertz, 1000 Gigahertz oder einer Wellenlänge von etwa 0,3 Millimetern.

Informationen über Hertz (Hz)

Das Hertz ist die SI-Einheit der Frequenz und entspricht einer Schwingung je Sekunde. Sein Zeichen ist Hz. Es ist eine abgeleitete Einheit, deren Dimension schlicht eins durch Zeit lautet, sodass eine Größe in Hertz zählt, wie oft sich etwas in einer Sekunde wiederholt.

Benannt ist es nach Heinrich Hertz, der zwischen 1886 und 1889 im Labor Radiowellen erzeugte und nachwies und damit Maxwells Voraussage bestätigte, dass Licht und elektromagnetische Wellen dasselbe Phänomen sind. International übernommen wurde die Einheit 1960; sie ersetzte die ältere und wörtlichere Angabe Schwingungen je Sekunde, die auf alten Geräten gelegentlich noch zu sehen ist.

Der Schall belegt das untere Ende der Skala. Das menschliche Gehör reicht von etwa 20 Hertz bis 20 000 Hertz, wobei die obere Grenze mit dem Alter sinkt und in der Lebensmitte meist deutlich unter 16 000 Hertz liegt. Musikalische Tonhöhe ist Frequenz: das a über dem eingestrichenen c ist per Übereinkunft auf 440 Hertz festgelegt, und jede Oktave ist eine Verdopplung, sodass derselbe Ton eine Oktave höher 880 Hertz misst.

Der Netzstrom wechselt in den meisten Teilen der Welt mit 50 Hertz und in Nordamerika sowie Teilen Japans und Südamerikas mit 60 Hertz. Die Teilung ist historisch und nicht technisch bedingt; sie geht auf konkurrierende Gerätenormen des späten neunzehnten Jahrhunderts zurück und erklärt, warum Geräte und Uhren, die von der Netzfrequenz abhängen, nicht ohne Weiteres zwischen den Regionen wechseln können.

Bildschirme und Rechentechnik verwenden es fortwährend. Eine Anzeige mit 60 Hertz Bildwiederholrate zeichnet sich sechzigmal je Sekunde neu, und höhere Raten mindern die sichtbare Bewegungsunschärfe. Taktfrequenzen von Prozessoren, früher in Megahertz und heute in Gigahertz, zählen dasselbe: wie oft je Sekunde der interne Takt schlägt.

Die Einheit gilt außerdem für alles Periodische, das keine Welle ist. Eine Herzfrequenz von 60 Schlägen je Minute ist ein Hertz, ein Pendel mit einer Sekunde Periode schwingt mit einem Hertz, und die Frequenz einer drehenden Welle in Umdrehungen je Sekunde wird gleich ausgedrückt.

Ein Hertz entspricht einer Schwingung je Sekunde, 1000 Millihertz oder einem Tausendstel Kilohertz.