太赫茲波可被理解為一種無形光，位於電磁光譜中兩個較為熟知的區域之間：紅外線輻射與微波。它們屬於與可見光、無線電波、X 射線和紫外線輻射相同的物理家族。使其特別之處在於它們的中間位置：它們位於光學世界（波通常以光和光子來描述）與電子世界（波通常使用天線和高頻電路產生與偵測）之間。
簡單來說，太赫茲輻射位於與熱相關的紅外線輻射與用於雷達、無線通訊和微波爐等應用中的微波輻射之間的過渡帶。由於這種位置，太赫茲波結合了這兩個領域的一些特性。與微波一樣，它們可以穿透許多非金屬和非極性材料，例如紙、塑膠、陶瓷、紡織品、泡沫和乾燥木材。與紅外線輻射一樣，它們也可以與分子振動和其他特定於材料的共振相互作用。這使得它們可用於成像、光譜分析和非破壞性檢測。
太赫茲波段通常被定義為位於紅外線與微波輻射之間的電磁光譜部分。它對應於約3 mm 至 100 µm的波長。就頻率而言，此波段約從100 GHz 到 30 THz延伸。此區域通常被稱為「太赫茲鴻溝」，因為很長一段時間以來，很難有效地產生和偵測太赫茲波。電子源在極高頻率時傳統上受到限制，而光學源並不總是適合這個中間的光譜範圍。
在1 THz的頻率下，波長約為300 µm，電磁振盪的週期為1 ps，光子能量約為4.135 meV。這些數值說明了太赫茲輻射的特殊性質：它的光子能量比可見光或 X 射線光子低得多。因此，太赫茲輻射通常被認為是非電離的，這意味著它沒有足夠的光子能量來直接打破化學鍵或使原子電離。
太赫茲的主要特性包括非電離、可良好穿透多種材料（塑膠、木材、複合材料、衣物、紙張、陶瓷等），但導電材料（例如：金屬和水）除外。在太赫茲頻率波段中，有數種分子具有光譜指紋。太赫茲波特別引人注目，因為它們可以提供傳統光學、紅外線、微波或 X 射線技術難以獲得的資訊。例如，它們可以揭示材料內部的隱藏層、偵測缺陷、測量厚度、識別某些化學化合物，或分析多層結構。這解釋了它們在安全檢查、文化遺產分析、藥物檢查、電子包裝、材料表徵和生物醫學研究等領域日益廣泛的應用。
總結來說，太赫茲波佔據了微波與紅外線輻射之間獨特的 espect 區域。它們的波長、頻率、光子能量和相互作用機制賦予它們獨特的特性，使其在成像和光譜分析方面都具有極高價值。雖然太赫茲領域在歷史上很難進入，但近期在光源、偵測器和測量系統方面的進展，已使其成為科學和工業應用中日益重要的工具。
太赫茲輻射危險嗎？太赫茲輻射的影響。
來自微波和紅外線的法規限制
太赫茲區域位於無線電頻率區域與紅外線之間。IEEE RF 安全標準 [1] 和 ANSI 雷射安全標準 [2] 都有針對太赫茲區域的限制，但兩者的安全限制都是基於外推法。ICNIRP 建議，在 10 GHz 至 300 GHz 之間，與職業暴露相關的功率密度應低於 50 W.m-2，而一般大眾則限制在 10 W.m-2。超過 300 GHz 後，遠紅外線中少於 10 秒的皮膚暴露限制，就輻亮度而言，為 H = 20000 t^1/4 J.m-2（t 為秒）。此限制並非專屬於職業環境。關於 IEEE，30 至 100 GHz 之間的功率密度限制為 10 W.m-2。在 100 至 300 GHz 之間，此功率密度根據以下公式限制：(90 fG â 7000) / 200 W.m-2（fG 為 GHz 頻率）。同樣地，此限制並非專屬於職業環境 [3]。
太赫茲輻射會產生什麼樣的影響？
預計對組織的影響屬於熱性，因此可透過傳統熱模型來預測。目前正在進行研究以收集數據，填補光譜的此區域，並驗證安全限制。為了了解太赫茲波與生物體之間的相互作用，必須考慮到太赫茲波會被水等極性分子強烈吸收。因此，太赫茲波的功率在穿透 500 μm 的皮膚後會減少 99% [4]。順帶一提，大多數的太赫茲光源（不幸的是）功率較低。傳統實驗室系統很難達到產生熱效應所需的功率。太赫茲波的安全問題仍然很重要，也是世界各地實驗室研究的主題。
參考資料
[1] IEEE C95.1â2005, IEEE Standard for Safety Levels With Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz
[2] ANSI Z136.1â2007, American National Standard for Safe Use of Lasers
[3] https://www.sfrp.asso.fr/
[4] A.J. Fitzgerald et al. Catalogue of Human Tissue Optical Properties at Terahertz Frequencies. Journal of Biological Physics 129: 123â128, 2003