Co jsou rádiové vlny?
Rádiové vlny jsou neviditelnou formou elektromagnetického záření (EMR), které se liší vlnovou délkou od přibližně 0,04 palce (jeden milimetr) do více než 62 000 mil (100 000 km), což z něj činí jedno z nejširších rozsahů elektromagnetického spektra. „Rádio“ je pojem „vše“, který popisuje všechny formy EMR s vlnovou délkou delší než 0,04 palce (jeden milimetr) a frekvencí pod 300 GHz. Je generován pohybem elektrického náboje, který může vyplývat z elektrického proudu nebo z náhodného pohybu atomů a molekul. Tato forma EMR má zásadní význam pro komunikaci mezi lidmi a používá se pro televizi, rádio a mobilní telefony, jakož i pro radar a astronomii.
Jak jsou produkovány rozhlasové vlny
Veškeré elektromagnetické záření lze považovat za vlny, které se vlní elektromagnetickým polem, jako vlnky v rybníku. Vyrábí se, když elektricky nabitá částice, obvykle elektron, změní svou rychlost nebo směr pohybu. K tomu může dojít několika způsoby, například zahřátím atomů a molekul a změnami energetických hladin elektronů; vlny generované rádiovými vysílači jsou výsledkem toku elektrického proudu. Frekvence a vlnová délka závisí na množství použité energie, s vyššími frekvencemi a kratšími vlnovými délkami označujícími vyšší energie. Pokud je změna energie relativně malá, mohou vznikat rádiové vlny.
Použití
Nejznámějším využitím rádiových vln je odesílání obrázků, zvuku a textu ve formě signálů - dlouhá vlnová délka rádia umožňuje na rozdíl od viditelného světla a jiného vysokofrekvenčního záření obejít překážky a cestovat na velké vzdálenosti. Rádiové vlny s vlnovou délkou menší než asi 10 metrů jsou absorbovány atmosférou. Delší vlny se odrazí tam a zpět mezi ionosférou a zemí, díky čemuž je rádio ideální pro přenos přes horizont. Nejnižší frekvence jsou používány pro komunikaci s ponorkami, kvůli jejich nízké energii - pro utajení - a vysokou penetrační sílu. Tyto nižší frekvence lze považovat za více „basové“, což znamená, že pronikají dále, zejména silnými médii, jako je voda.
Pro zasílání informací rádiovými vlnami musí být nějakým způsobem kódováno. Existují dvě hlavní metody, známé jako amplitudová modulace (AM) a frekvenční modulace (FM). V AM je informace kódována změnou amplitudy nebo výšky vln, zatímco metoda FM zahrnuje použití změny frekvence pro přenos dat. Vzory různých amplitud nebo frekvencí jsou dekódovány tam, kde jsou přijaty pro reprodukci původní informace, kterou mohou být obrázky, zvuky nebo text. Tímto způsobem lze levně přenášet složité informace na velké vzdálenosti.
Radioastronomie je životně důležitým nástrojem pro pochopení vesmíru. Kvůli existenci mraků plynu a prachu v galaxiích existuje limit množství informací, které lze získat pomocí viditelného světla nebo vyšších frekvencí EMR. Rádiové vlny však mohou procházet těmito překážkami a mnoho z toho, co se dozvědělo o vnitřcích galaxií, prošlo analýzou přírodních zdrojů rádia. Astronomové také dokázali detekovat záření ze samotného velkého třesku, který se díky expanzi vesmíru natáhl ze svých původních velmi vysokých frekvencí do mikrovlnného rozsahu - to se nazývá kosmické záření pozadí (CMB) ).
Zdravé efekty
Byly vzneseny obavy ohledně možných účinků vystavení rádiovým vlnám na zdraví, zejména vlnových vln, používaných mobilními telefony a radarem, na zdraví. Pokud je vysokofrekvenční záření absorbováno tkání, může způsobit zahřátí. Normální expozice není považována za způsobující žádné problémy, ale být v těsné blízkosti výkonného radarového vysílače může být potenciálně nebezpečné. Oční čočka je zvláště náchylná k poškození zahříváním a nadměrné vystavení mikrovlnnému záření by mohlo vést ke katarakta. Existují také obavy z dlouhodobých účinků častého používání mobilních telefonů, ale od roku 2013 jsou klinické studie neprůkazné.
Dějiny
Rádiové vlny poprvé předpověděl v roce 1865 James Clerk Maxwell, který přišel s rovnicemi pro elektromagnetismus, později známý jako Maxwellovy rovnice. Při práci na vztahu mezi elektromagnetismem a světlem si uvědomil, že jsou možné i jiné formy elektromagnetického záření s vlnovými délkami nad a pod viditelným rozsahem. Existence záření o vlnové délce byla experimentálně prokázána o 22 let později, v roce 1887, kdy Heinrich Hertz generoval ve své laboratoři rádiové vlny. Během několika desetiletí byly široce využívány pro přenos informací. Guglielmo Marconi a Nikola Tesla si zaslouží, aby byli v oblasti rozhlasu časnými průkopníky, ale Marconi patentoval první bezdrátový telegrafický systém v roce 1896.