Umrechnung von Terahertz in Millihertz

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 Millihertz (mHz)

Das Millihertz ist eine Frequenzeinheit und entspricht einem Tausendstel Hertz. Sein Zeichen ist mHz. Ein Millihertz ist eine Schwingung je tausend Sekunden, knapp siebzehn Minuten; die Einheit beschreibt also Vorgänge, die langsam genug wiederkehren, um ihnen zuzusehen.

Das kleine m ist entscheidend. Ein Millihertz ist eine Million Mal kleiner als ein Megahertz, und beide unterscheiden sich allein durch die Schreibweise des ersten Buchstabens. Dies ist eine der wenigen Stellen im SI, an denen ein Tippfehler eine Größe um sechs Zehnerpotenzen verändert, und eine wiederkehrende Quelle von Verwirrung in Schriftstücken, die ihre Groß- und Kleinschreibung verlieren.

Die Seismologie ist die natürliche Heimat der Einheit. Ein großes Erdbeben lässt die gesamte Erde wie eine Glocke klingen, und diese Eigenschwingungen haben Perioden von Minuten bis etwa einer Stunde, was sie zwischen rund 0,3 und 5 Millihertz ansiedelt. Die tiefste Mode, in der sich der Planet als Kugel abwechselnd ausdehnt und zusammenzieht, hat eine Periode nahe zwanzig Minuten. Über die Messung dieser Frequenzen wurde der tiefe Aufbau der Erde kartiert, bevor es die seismische Tomographie gab.

Die Sonne schwingt im selben Bereich. Die Helioseismologie untersucht Druckwellen, die im Sonneninneren gefangen sind und deren stärkstes Signal eine Fünf-Minuten-Schwingung bei etwa 3,3 Millihertz ist. Die Verfolgung von Millionen solcher Moden verrät die innere Rotation der Sonne und die Tiefe ihrer Konvektionszone, Auskünfte, die kein Fernrohr durch Blick auf die Oberfläche gewinnt.

Die Meeresgezeiten liegen noch weit darunter. Die wichtigste halbtägige Mondgezeit wiederholt sich alle zwölf Stunden und fünfundzwanzig Minuten, etwa 0,022 Millihertz, und die ganze Familie der Gezeitenanteile, aus denen Tidenkalender aufgebaut sind, belegt den Bereich unter einem Zehntel Millihertz.

Die Technik begegnet der Einheit im Schwingen hoher Gebäude und langer Brücken, deren Grundmoden zwischen etwa 100 und 500 Millihertz liegen, sowie in den langsamen Regelkreisen von Heizungen und Chemieanlagen, wo ein Prozess viele Minuten brauchen kann, um auf eine Änderung zu antworten.

Ein Millihertz entspricht 0,001 Hertz, einer Schwingung je 1000 Sekunden oder 1000 Mikrohertz.