Hvad er radiobølger?
Radiobølger er en usynlig form for elektromagnetisk stråling (EMR), der varierer i bølgelængde fra ca. 0,04 inches (en millimeter) til over 62.000 miles (100.000 km), hvilket gør det til et af de bredeste områder i det elektromagnetiske spektrum. "Radio" er et fængslende udtryk, der beskriver alle former for EMR med en bølgelængde længere end 0,04 inches (en millimeter) og en frekvens under 300 GHz. Det genereres ved bevægelse af elektrisk ladning, som kan være resultatet af en elektrisk strøm eller fra tilfældig bevægelse af atomer og molekyler. Denne form for EMR er afgørende for menneskelig kommunikation og bruges til tv, radio og mobiltelefoner såvel som inden for radar og astronomi.
Sådan produceres radiobølger
Al elektromagnetisk stråling kan betragtes som bølger, som bølger gennem et elektromagnetisk felt, ligesom krusninger i en dam. De produceres, når en elektrisk ladet partikel, som regel en elektron, ændrer dens hastighed eller bevægelsesretning. Dette kan ske på en række måder, såsom opvarmning af atomer og molekyler, og ændringer i elektronenes energiniveau; bølgerne genereret af radiosendere er resultatet af strømmen af elektrisk strøm. Frekvens og bølgelængde afhænger af den involverede mængde energi, med højere frekvenser og kortere bølgelængder, der indikerer højere energi. Hvis energiændringen er relativt lille, kan der produceres radiobølger.
Anvendelser
Den bedst kendte anvendelse af radiobølger er at sende billeder, lyd og tekst i form af signaler - radioens lange bølgelængde giver den mulighed for at omgå forhindringer og rejse lange afstande, i modsætning til synligt lys og anden højere frekvensstråling. Radiobølger med en bølgelængde på mindre end ca. 10 meter absorberes af atmosfæren. Længere bølger hopper frem og tilbage mellem ionosfæren og jorden, hvilket gør radio ideel til transmission over horisonten. De laveste frekvenser bruges til kommunikation med ubåde på grund af deres lave energi - til stealth - og høj penetrerende kraft. Disse lavere frekvenser kan anses for at have mere "bas", hvilket betyder, at de trænger videre, især gennem tykke medier som vand.
For at sende information med radiobølger skal den kodes på en eller anden måde. Der er to hovedmetoder, kendt som amplitude modulation (AM) og frekvensmodulation (FM). I AM kodes information ved at variere amplituden eller højden af bølgerne, mens FM-metoden involverer at ændre frekvensen til at bære data. Mønstrene for forskellige amplituder eller frekvenser afkodes, hvor de modtages for at gengive den originale information, som kan være billeder, lyde eller tekst. På denne måde kan komplekse oplysninger overføres over lange afstande billigt.
Radioastronomi er et vigtigt redskab til at forstå universet. På grund af eksistensen af skyer af gas og støv i galakser er der en grænse for mængden af information, der kan opnås ved hjælp af synligt lys eller højere frekvenser af EMR. Radiobølger kan imidlertid passere gennem disse forhindringer, og meget af det, der er lært om galakernes indre, er kommet gennem analysen af naturlige radiokilder. Astronomer har også været i stand til at detektere strålingen fra selve Big Bang, som på grund af universets udvidelse er blevet strækket ud fra dens oprindelige meget høje frekvenser ind i mikrobølgeområdet - dette er kendt som den kosmiske baggrundstråling (CMB) ).
Sundhedseffekter
Der er rejst bekymring for de mulige virkninger på sundheden ved udsættelse for radiobølger, især dem i mikrobølgeområdet, der bruges af mobiltelefoner og radar. Når radiofrekvensstråling absorberes af væv, kan det forårsage opvarmning. Normal eksponering antages ikke at forårsage problemer, men det kan være potentielt farligt at være i nærheden af en kraftig radarsender. Øjens linse er især modtagelig for skader ved opvarmning, og overdreven udsættelse for mikrobølgestråling kan potentielt føre til grå stær. Der er også bekymring for de langsigtede virkninger af hyppig brug af mobiltelefoner, men fra 2013 har kliniske undersøgelser været uomgængelige.
Historie
Radiobølger blev først forudsagt i 1865 af James Clerk Maxwell, der kom med ligningerne for elektromagnetisme, senere kendt som Maxwells ligninger. Mens han arbejdede med forholdet mellem elektromagnetisme og lys, indså han, at andre former for elektromagnetisk stråling med bølgelængder over og under det synlige interval var mulige. Eksistensen af den lavere bølgelængdestråling blev påvist eksperimentelt 22 år senere, i 1887, da Heinrich Hertz genererede radiobølger i sit laboratorium. I løbet af få årtier blev de meget brugt til transmission af information. Guglielmo Marconi og Nikola Tesla krediteres begge for at være tidlige pionerer inden for radioområdet, men Marconi patenterede det første trådløse telegrafisystem i 1896.