Wat is een golfgeleider?
Een golfgeleider is een object dat de stroom van elk type golf stuurt. Enkele van de meest basistypen zijn draden of holle buizen die geluidsgolven kunnen geleiden. Vaak worden golfgeleiders gebruikt om elektromagnetische golven tussen locaties over te dragen, meestal met behulp van een holle buis gemaakt van elektrisch geleidend metaal. Golfgeleiders worden vaak gebruikt om stroom- of communicatiesignalen over te dragen. Elk type golf vereist een ander type geleider.
Het type golf dat wordt geleid bepaalt de geometrie van de golfgeleider. De breedte van de geleider moet in de meeste gevallen in dezelfde orde van grootte zijn als de lengte van de golven die hij zal geleiden. Dit betekent dat een optische vezel die hoogfrequente lichtgolven geleidt, niet effectief is bij het geleiden van laagfrequente geluidsgolven. Andere factoren, zoals hoeveel verlies van signaal of vermogen acceptabel is, helpen ook bij het bepalen van de beste golfgeleider voor een specifieke taak.
Elektromagnetische golven in de ruimte stralen normaal gesproken vanuit alle plaatsen in alle richtingen uit. Hierdoor verliest de straling vermogen in verhouding tot het kwadraat van zijn afstand tot dat punt van oorsprong. Een golfgeleider zorgt ervoor dat de straling zich onder ideale omstandigheden in slechts één dimensie voortplant, waardoor wordt voorkomen dat de kracht tijdens het propageren verliest.
Golfgeleiders werken door de golf van de muren van de gids te reflecteren. Idealiter verspreiden de golven zich in een zigzagpatroon binnen de golfgeleider. Dit betekent dat een golfgeleider vaak het beste werkt wanneer deze een cirkelvormige of vierkante dwarsdoorsnede heeft.
Er zijn veel verschillende soorten golfgeleiders, van optische vezels die de overdracht van gegevens via lichtgolven mogelijk maken naar het Sound Frequency and Ranging (SOFAR) -kanaal, een laag water in de oceaan die fungeert als een natuurlijke golfgeleider voor walvisliedjes. Radarsystemen gebruiken golfgeleiders om radiogolven naar een antenne te richten, zodat ze met de juiste impedantie kunnen worden uitgezonden. Wetenschappelijke instrumenten gebruiken ook golfgeleiders om de akoestische en optische eigenschappen van verschillende objecten te meten.
Golfgeleiders worden al eeuwen gebruikt, lang voordat iemand begreep hoe ze werkten. De eerste golfgeleider ontworpen voor geluidsgolven werd in 1893 voorgesteld door JJ Thomson, een Britse natuurkundige, en het jaar daarop getest door een andere natuurkundige, PB Lodge. Het werk werd voortgezet in de late 19e en vroege 20e eeuw, met wetenschappers die het gebruik van optische vezels als golfgeleiders voor zichtbaar licht bestudeerden in de jaren 1920.