Герцы в терагерцы: верхняя часть рабочего спектра
Что делает эта конвертация
Частота делится на триллион. Результат обычно оказывается малой десятичной дробью, потому что терагерц — очень крупная единица: сигнал обычной радиочастоты превращается в число с десятком ведущих нулей. Инструмент записывает такие значения в экспоненциальной форме, а не длинной строкой нулей, чтобы значащие цифры оставались на виду, а не тонули в ней.
Почему терагерц — единица спектроскопии
Между микроволновым и инфракрасным участками спектра лежит полоса, где долгое время плохо работали и электроника, и оптика. Её частоты — около триллиона колебаний в секунду; именно здесь многие молекулы вращаются и колеблются, поэтому полоса несёт отпечаток того, из чего состоит вещество. Записывать такие частоты в герцах непрактично — отсюда и появилась отдельная единица, и один герц в ней не значит почти ничего.
Спектроскопические ориентиры: от герц к терагерцам
Характерные частоты спектроскопии в обеих единицах. Видно, в какой момент столбец герц перестаёт быть числом, которое кто-либо станет записывать.
| Герц (Hz) | Терагерц (THz) |
|---|---|
| 1 | 1e-12 |
| 50 | 5e-11 |
| 60 | 6e-11 |
| 440 | 4.4e-10 |
| 1000 | 1e-9 |
| 20000 | 2e-8 |
| 100000 | 1e-7 |
Провал посреди спектра
Ниже этой полосы сигналы создают колеблющиеся электроны, а принимают их антенной. Выше — их порождают переходы в атомах, а читают линзой. Каждый подход хорош на своём краю и плох в середине. Терагерцовый участок как раз и лежит посередине, поэтому он стал полезным на десятилетия позже соседних диапазонов.
Читайте показатель степени, а не нули
Частота 1 Гц, записанная в терагерцах, требует двенадцати знаков после запятой, и пересчитывать их глазами — надёжный способ ошибиться в десять раз. Экспоненциальная запись убирает этот шаг: показатель степени прямо называет число позиций.
Частые вопросы
Сколько герц в одном терагерце?
Триллион, то есть миллион миллионов. Приставка увеличивает значение в тысячу раз четыре раза подряд: кило, мега, гига, тера. Значит, 1 ТГц — это 1000 ГГц, миллион мегагерц и 1 000 000 000 000 Гц.
Почему 1 Гц превращается в такое крошечное число?
Потому что терагерц огромен по сравнению с обычной частотой. Один герц — это одна триллионная терагерца, и конвертер записывает её в экспоненциальной форме. Значение не округляется до нуля: оно в точности равно одной триллионной, и все разряды сохранены.
Что такое терагерцовая щель?
Участок спектра примерно от 0,1 до 10 ТГц, где ни обычная электроника, ни привычная оптика не работают эффективно. Он лежит выше самых быстрых транзисторов и ниже самых длинноволновых инфракрасных лазеров; практичные источники и приёмники для него появились лишь недавно.
Где применяют терагерцовое излучение?
В молекулярной спектроскопии, где частота позволяет опознать вещество; в неразрушающей визуализации, поскольку терагерцы проходят сквозь одежду и бумагу, но поглощаются разными материалами по-разному; в медицинском и досмотровом сканировании, использующем то же свойство.
Опасно ли терагерцовое излучение?
Оно неионизирующее, поэтому не разрывает химические связи так, как рентгеновское, а энергия его фотона намного меньше, чем у видимого света. Во многом именно поэтому оно привлекательно для досмотра. Как и для любого излучения, предельные дозы и местные нормы никто не отменял.