헤르츠에서 테라헤르츠로: 쓸모 있는 스펙트럼의 꼭대기
이 변환이 하는 일
주파수를 1조로 나눕니다. 결과는 대개 작은 소수입니다. 테라헤르츠는 아주 큰 단위라서 평범한 무선 주파수는 앞에 0이 열두 개 붙은 수가 됩니다. 이 도구는 그런 값을 0의 긴 줄 대신 지수 형태로 적어, 유효 숫자가 묻히지 않고 그대로 보이게 합니다.
테라헤르츠가 분광학의 단위인 이유
마이크로파 대역과 적외선 사이에는 오랫동안 전자공학도 광학도 잘 통하지 않던 구간이 있습니다. 이 구간의 주파수는 초당 1조 번 안팎이고, 많은 분자가 회전하고 진동하는 영역이라 물질이 무엇으로 이루어졌는지 알려 주는 지문이 담깁니다. 이 주파수를 헤르츠로 적는 것은 비현실적이어서 단위가 생겼고, 1 헤르츠는 그 단위의 하찮은 분수에 불과합니다.
헤르츠-테라헤르츠 변환표
분광학의 대표적인 지점을 두 단위로 적어, 헤르츠 열이 언제부터 아무도 적지 않을 숫자가 되는지 보여 줍니다.
| 헤르츠 (Hz) | 테라헤르츠 (THz) |
|---|---|
| 1 | 1e-12 |
| 50 | 5e-11 |
| 60 | 6e-11 |
| 440 | 4.4e-10 |
| 1000 | 1e-9 |
| 20000 | 2e-8 |
| 100000 | 1e-7 |
스펙트럼 한가운데의 빈틈
빈틈 아래에서는 전자를 진동시켜 신호를 만들고 안테나로 읽습니다. 위에서는 원자의 전이로 신호를 만들고 렌즈로 읽습니다. 각 방식은 자기 쪽 끝에서는 잘 작동하고 가운데에서는 그렇지 않습니다. 테라헤르츠는 바로 그 가운데에 있어서, 양옆 대역보다 쓸모를 갖추는 데 수십 년이 더 걸렸습니다.
0의 개수가 아니라 지수를 읽으세요
1 헤르츠를 테라헤르츠로 적으면 소수점 아래 열두 자리이고, 눈으로 세다 보면 열 배쯤 틀리기 쉽습니다. 지수 표기는 그 단계를 없애 줍니다. 지수가 곧 자릿수를 정면으로 말해 주기 때문입니다.
자주 묻는 질문
1 테라헤르츠는 몇 헤르츠인가요?
1조, 즉 100만의 100만 배입니다. 헤르츠에서 접두사가 1000배씩 네 번 올라갑니다. 킬로, 메가, 기가, 테라입니다. 따라서 1 테라헤르츠는 1000 기가헤르츠이고 1,000,000 메가헤르츠이며 1,000,000,000,000 헤르츠입니다.
1 헤르츠가 테라헤르츠로 적으면 왜 그렇게 작아지나요?
테라헤르츠가 평범한 주파수에 비해 어마어마하게 크기 때문입니다. 1 헤르츠는 1 테라헤르츠의 1조분의 1이고 변환기는 이를 지수 형태로 적습니다. 0으로 반올림되는 것이 아니라 정확히 1조분의 1이며 모든 자리가 보존됩니다.
테라헤르츠 갭이란 무엇인가요?
대략 0.1에서 10 테라헤르츠 사이의 스펙트럼 구간으로, 기존 전자공학도 일반 광학도 효율적으로 작동하지 않는 곳입니다. 가장 빠른 트랜지스터보다 위에, 가장 긴 적외선 레이저보다 아래에 있습니다. 실용적인 광원과 검출기가 갖춰진 것은 비교적 최근입니다.
테라헤르츠는 어디에 쓰이나요?
주파수로 물질을 식별하는 분자 분광학, 의류와 종이를 통과하면서도 물질마다 다르게 흡수되는 성질을 이용한 비파괴 이미징, 그리고 같은 원리를 쓰는 일부 의료 및 보안 검색 응용이 있습니다.
테라헤르츠 방사선은 위험한가요?
비이온화 방사선이라 엑스선처럼 화학 결합을 끊지 못하고, 광자당 에너지도 가시광보다 훨씬 작습니다. 검색 응용에서 매력적인 까닭이 여기에 있습니다. 다만 어느 방사선이든 노출 한도와 현지 규정은 그대로 적용됩니다.