Omrekenen van 25 Kilohertz naar Terahertz

Informatie over de Kilohertz (kHz)

De kilohertz is een frequentie-eenheid gelijk aan 1000 hertz. Het symbool is kHz. Zij bestrijkt het bovenste deel van het menselijk gehoor en het laagste deel van het radiospectrum, wat haar tot het ontmoetingspunt van twee zeer verschillende technieken maakt.

Het geluid woont hier. De bovengrens van het menselijk gehoor ligt rond 20 kilohertz bij een jong iemand, en de frequenties die de verstaanbaarheid van spraak dragen verzamelen zich tussen 1 en 4 kilohertz. Digitale audio wordt bemonsterd met 44,1 kilohertz voor de compact disc en met 48 kilohertz voor videowerk, waarden gekozen omdat de bemonsteringsstelling meer dan het dubbele vraagt van de hoogste weer te geven frequentie, met een marge voor filtering.

De radio-omroep begon in dit bereik. De lange golf loopt van 148 tot 283 kilohertz en de middengolf, de AM-band, van 526 tot 1606. Deze lage frequenties planten zich langs de grond voort en weerkaatsen 's nachts tegen de ionosfeer, wat hun bereiken geeft van honderden of duizenden kilometers vanaf één zender. Daarom droegen zij de eerste landelijke omroepdiensten en dienen zij nog steeds de radiobakens van scheepvaart en luchtvaart.

Communicatie met onderzeeboten gebruikt nog lagere frequenties omdat zeewater radio-energie opslokt en alleen signalen in de orde van enkele kilohertz en lager dieper dan een paar meter doordringen. Marinezenders op zeer lage frequentie beslaan om die reden reusachtige antennevelden, en hun datasnelheden zijn navenant nietig.

Ultrageluid voor medische beeldvorming ligt ver boven het hoorbare, in megahertz, maar industriële ultrasone reiniging en dierafschrikkers werken tussen 20 en 80 kilohertz, net boven wat mensen horen. Vleermuizen echolokaliseren in hetzelfde gebied, van ongeveer 20 tot ruim boven 100 kilohertz.

Oudere computers hadden kloksnelheden in kilohertz. De processor in de oorspronkelijke Apple II liep op ruim één megahertz, maar de vroegste microprocessors en veel microcontrollers werken nog steeds op enkele honderden kilohertz waar laag verbruik zwaarder weegt dan snelheid.

De digitale klank bracht een bepaald getal uit dit gebied in het dagelijks gebruik. De compact disc bemonstert bij 44,1 kilohertz, gekozen omdat de bemonsteringsstelling meer dan het dubbele van de hoogste weer te geven frequentie vergt, en het dubbele van 20 kilohertz ruimte laat voor het filter dat alles daarboven wegneemt. Beroepsopname gebruikt gewoonlijk 48 kilohertz om bij het beeld te passen, en 96 of 192 bij de eindbewerking. De telefonie ligt veel lager, bemonstert bij 8 kilohertz en snijdt dus boven ongeveer 3,4 af, waarom een stem op een gewone telefoonlijn de sisklanken verliest die de letters s en f gemakkelijk uit elkaar te houden maken.

Eén kilohertz is gelijk aan 1000 hertz, 0,001 megahertz of een miljoenste gigahertz.

Informatie over de Terahertz (THz)

De terahertz is een frequentie-eenheid gelijk aan duizend miljard hertz. Het symbool is THz. Zij beslaat de kloof tussen de hoogste radiofrequenties en het laagste infrarode licht, een gebied dat het grootste deel van de twintigste eeuw zo moeilijk op te wekken of aan te tonen was dat het de terahertzkloof werd genoemd.

De moeilijkheid was praktisch en niet theoretisch. Elektronische oscillatoren raken boven enkele honderden gigahertz uitgeput omdat de ladingdragers niet snel genoeg reageren, terwijl optische bronnen zoals lasers onder het infrarood aan rendement verliezen. De band ertussen had aan geen van beide zijden een handige techniek en bleef decennialang het minst verkende deel van het elektromagnetisch spectrum.

Dat veranderde met ultrasnelle lasers en fotogeleidende antennes, die terahertzpulsen opwekken door een halfgeleider te belichten met een laserpuls van enkele femtoseconden. Terahertzspectroscopie in het tijdsdomein meet nu de respons van materialen over de hele band, en de techniek is een gangbaar gereedschap in de materiaalkunde geworden.

Veiligheidscontrole is de bekendste toepassing. Terahertzstraling gaat door kleding, papier, kunststof en keramiek maar wordt door metaal tegengehouden en door water opgenomen, en haar energie per foton is veel te laag om iets te ioniseren, zodat zij verborgen voorwerpen kan afbeelden zonder de risico's van röntgenstraling. Lichaamsscanners op luchthavens werken op dit beginsel.

De molecuulspectroscopie gebruikt de band omdat veel grote moleculen hier rotatie- en trillingstoestanden bezitten. Springstoffen en drugs vertonen kenmerkende terahertzsignaturen, en de techniek dient in de farmaceutische kwaliteitscontrole om kristalvormen te onderscheiden die andere methoden identiek maken. Kunstconservering past haar toe om onder verflagen te kijken zonder een doek aan te raken.

De sterrenkunde neemt bij deze frequenties waar vanaf hoge, droge plaatsen of vanuit een baan, omdat waterdamp in de atmosfeer terahertzstraling sterk opneemt. Koud stof en moleculair gas in stervormingsgebieden stralen hier, en daarom worden sterrenwachten op grote hoogte in Chili en op de zuidpool gebouwd.

Het communicatieonderzoek is de band beginnen binnen te dringen. Gegevenssnelheden groeien met de beschikbare bandbreedte, en boven 100 gigahertz is veel meer plaats dan eronder, dus laboratoria hebben draadloze verbindingen getoond die bij frequenties nabij één terahertz honderden gigabits per seconde dragen. Het beletsel is dat waterdamp deze golven sterk opslorpt, wat een verbinding bij heldere lucht tot enkele honderden meters beperkt en bij regen tot veel minder. Dat bindt de techniek aan korte sprongen: verbindingen tussen dakantennes, trajecten binnen een datacentrum, of het laatste stuk tussen een lantaarnpaal en een gebouw, en niets wat op een omroepuitzending lijkt.

Eén terahertz is gelijk aan duizend miljard hertz, 1000 gigahertz of een golflengte van ongeveer 0,3 millimeter.