Wat zijn radiogolven?

Radiogolven zijn een onzichtbare vorm van elektromagnetische straling (EMR) die varieert in golflengte van ongeveer 0,04 inch (één millimeter) tot meer dan 62.000 mijl (100.000 km), waardoor het een van de breedste reeksen in het elektromagnetische spectrum is. "Radio" is een catch-all-term die alle vormen van EMR beschrijft met een golflengte langer dan 0,04 inch (één millimeter) en een frequentie onder 300 GHz. Het wordt gegenereerd door de beweging van elektrische lading, die kan voortvloeien uit een elektrische stroom of uit de willekeurige beweging van atomen en moleculen. Deze vorm van EMR is cruciaal voor menselijke communicatie en wordt gebruikt voor televisie-, radio- en mobiele telefoons, evenals in radar en astronomie.

Hoe radiogolven worden geproduceerd

Alle elektromagnetische straling kan worden beschouwd als golven die door een elektromagnetisch veld golven, zoals rimpelingen in een vijver. Ze worden geproduceerd wanneer een elektrisch geladen deeltje, meestal een elektron, zijn snelheid of bewegingsrichting verandert. Dit kan op een aantal manieren gebeuren,zoals verwarming van atomen en moleculen, en veranderingen in de energieniveaus van elektronen; De golven gegenereerd door radiozenders zijn het gevolg van de stroom van elektrische stroom. De frequentie en golflengte zijn afhankelijk van de hoeveelheid betrokken energie, met hogere frequenties en kortere golflengten die hogere energieën aangeven. Als de energieverandering relatief klein is, kunnen radiogolven worden geproduceerd.

gebruikt

Het bekendste gebruik van radiogolven is om afbeeldingen, audio en tekst in de vorm van signalen te verzenden-de lange golflengte van de radio kan obstakels omzeilen en lange afstanden afleggen, in tegenstelling tot zichtbaar licht en andere hogere frequentiestraling. Radiogolven met een golflengte van minder dan ongeveer 10 meter worden geabsorbeerd door de atmosfeer. Langere golven stuiteren heen en weer tussen de ionosfeer en de grond, waardoor radio ideaal is voor het overbrengen van de horizon. De laagste frequenties worden gebruikt voorCommunicatie met onderzeeërs, vanwege hun lage energie - voor stealth - en hoge penetrerende kracht. Deze lagere frequenties kunnen worden beschouwd als meer "bas", wat betekent dat ze verder doordringen, vooral door dikke media zoals water.

Om informatie per radiogolven te verzenden, moet deze op de een of andere manier worden gecodeerd. Er zijn twee hoofdmethoden, bekend als amplitudemodulatie (AM) en frequentiemodulatie (FM). In AM wordt informatie gecodeerd door de amplitude of hoogte te variëren van de golven, terwijl de FM -methode omvat het gebruik van wijzigingen de frequentie om gegevens te dragen. De patronen van verschillende amplitudes of frequenties worden gedecodeerd waar ze worden ontvangen om de oorspronkelijke informatie te reproduceren, die afbeeldingen, geluiden of tekst kunnen zijn. Op deze manier kan complexe informatie goedkoop over lange afstanden worden verzonden.

Radio -astronomie is een essentieel hulpmiddel om het universum te begrijpen. Vanwege het bestaan ​​van wolken van gas en stof in sterrenstelsels is er een limiet aan de hoeveelheid informatie THoed kan worden verkregen met zichtbaar licht of hogere frequenties van EMR. Radiogolven kunnen echter door deze obstakels gaan, en veel van wat is geleerd over het interieur van sterrenstelsels is door de analyse van natuurlijke radibronnen gekomen. Astronomen hebben ook de straling kunnen detecteren van de oerknal zelf, die, vanwege de uitbreiding van het universum, is uitgestrekt van de initiële zeer hoge frequenties in het microgolfbereik - dit staat bekend als de Cosmic Achtergrondstraling (CMB).

gezondheidseffecten

Er zijn zorgen geuit over de mogelijke effecten op de gezondheid van blootstelling aan radiogolven, met name die in het magnetronbereik, gebruikt door mobiele telefoons en radar. Wanneer radiofrequentiestraling wordt geabsorbeerd door weefsel, kan dit verwarming veroorzaken. Normale blootstelling wordt niet gedacht dat het problemen veroorzaakt, maar in de nabijheid van een krachtige radarzender kan potentieel gevaarlijk zijn. De lens van het oog is bijzonder gevoelig voor damLeeftijd door verwarming en overmatige blootstelling aan magnetronstraling kan mogelijk leiden tot staar. Er is ook bezorgdheid over de langetermijneffecten van frequent gebruik van mobiele telefoons, maar vanaf 2013 zijn klinische studies niet doorslaggevend geweest.

geschiedenis

Radiogolven werden voor het eerst voorspeld in 1865 door James Clerk Maxwell, die de vergelijkingen voor elektromagnetisme bedacht, later bekend als de vergelijkingen van Maxwell. Terwijl hij werkte aan de relatie tussen elektromagnetisme en licht, besefte hij dat andere vormen van elektromagnetische straling, met golflengten boven en onder het zichtbare bereik, mogelijk waren. Het bestaan ​​van de lagere golflengtestraling werd 22 jaar later experimenteel aangetoond, in 1887, toen Heinrich Hertz radiogolven genereerde in zijn laboratorium. Binnen enkele decennia werden ze veel gebruikt voor het verzenden van informatie. Guglielmo Marconi en Nikola Tesla worden beide gecrediteerd als vroege pioniers op het gebied van radio, maar Marconi patenteerde de eerste draadloze telegrafie -sysTEM in 1896.