Hva er radiobølger?
Radiobølger er en usynlig form for elektromagnetisk stråling (EMR) som varierer i bølgelengde fra rundt 0,04 tommer (til en millimeter) til over 62 000 mil (100 000 km), noe som gjør det til et av de bredeste områdene i det elektromagnetiske spekteret. "Radio" er et fengslende begrep som beskriver alle former for EMR med en bølgelengde lengre enn 0,04 inches (en millimeter) og en frekvens under 300 GHz. Det genereres av bevegelse av elektrisk ladning, som kan være resultat av en elektrisk strøm eller fra tilfeldig bevegelse av atomer og molekyler. Denne formen for EMR er avgjørende for menneskelig kommunikasjon, og brukes til TV, radio og mobiltelefoner, så vel som i radar og astronomi.
Slik produseres radiobølger
All elektromagnetisk stråling kan betraktes som bølger som bølger gjennom et elektromagnetisk felt, som krusninger i et tjern. De produseres når en elektrisk ladet partikkel, vanligvis et elektron, endrer hastighet eller bevegelsesretning. Dette kan skje på flere måter, for eksempel oppvarming av atomer og molekyler, og endringer i energinivået til elektroner; bølgene generert av radiosendere er resultatet av strømmen av elektrisk strøm. Frekvensen og bølgelengden avhenger av mengden energi involvert, med høyere frekvenser og kortere bølgelengder som indikerer høyere energi. Hvis energiendringen er relativt liten, kan det bli produsert radiobølger.
Bruker
Den mest kjente bruken av radiobølger er å sende bilder, lyd og tekst i form av signaler - radioens lange bølgelengde gjør at den kan omgå hindringer og reise lange avstander, i motsetning til synlig lys og annen høyere frekvensstråling. Radiobølger med en bølgelengde på mindre enn rundt 10 meter blir absorbert av atmosfæren. Lengre bølger spretter frem og tilbake mellom ionosfæren og bakken, noe som gjør radioen ideell for sending over horisonten. De laveste frekvensene brukes til kommunikasjon med ubåter, på grunn av deres lave energi - for stealth - og høy gjennomtrengende kraft. Disse lavere frekvensene kan anses å ha mer "bass", noe som betyr at de trenger ytterligere, spesielt gjennom tykke medier som vann.
For å sende informasjon med radiobølger, må den kodes på noen måte. Det er to hovedmetoder, kjent som amplitude modulation (AM), og frekvensmodulasjon (FM). I AM blir informasjon kodet ved å variere amplituden, eller høyden, på bølgene, mens FM-metoden innebærer å bruke endringer i frekvensen for å føre data. Mønstrene til forskjellige amplituder eller frekvenser dekodes der de blir mottatt for å gjengi den originale informasjonen, som kan være bilder, lyder eller tekst. På denne måten kan kompleks informasjon overføres over lange avstander billig.
Radioastronomi er et viktig verktøy for å forstå universet. På grunn av eksistensen av skyer av gass og støv i galakser, er det en grense for mengden informasjon som kan fås ved bruk av synlig lys eller høyere frekvenser av EMR. Radiobølger kan imidlertid passere gjennom disse hindringene, og mye av det som har blitt lært om galaksenes indre har kommet gjennom analysen av naturlige radiokilder. Astronomer har også vært i stand til å oppdage strålingen fra selve Big Bang, som på grunn av universets ekspansjon har blitt strukket ut fra de første høye frekvensene inn i mikrobølgeområdet - dette er kjent som den kosmiske bakgrunnsstrålingen (CMB) ).
Helseeffekter
Det er reist bekymringer for mulige effekter på helsen ved eksponering for radiobølger, spesielt de i mikrobølgeovnsserien, brukt av mobiltelefoner og radar. Når radiofrekvensstråling blir absorbert av vev, kan det føre til oppvarming. Normal eksponering antas ikke å forårsake problemer, men det kan være farlig å være i nærheten av en kraftig radarsender. Øyelinsen er spesielt utsatt for skader ved oppvarming, og overdreven eksponering for mikrobølgestråling kan potensielt føre til grå stær. Det er også bekymring for langtidseffektene av hyppig bruk av mobiltelefoner, men fra og med 2013 har kliniske studier vært entydige.
Historie
Radiobølger ble først spådd i 1865 av James Clerk Maxwell, som kom med likningene for elektromagnetisme, senere kjent som Maxwells ligninger. Mens han arbeidet med forholdet mellom elektromagnetisme og lys, innså han at andre former for elektromagnetisk stråling, med bølgelengder over og under det synlige området, var mulig. Eksistensen av lavere bølgelengdestråling ble påvist eksperimentelt 22 år senere, i 1887, da Heinrich Hertz genererte radiobølger i laboratoriet hans. I løpet av noen tiår ble de mye brukt til å overføre informasjon. Guglielmo Marconi og Nikola Tesla er begge kreditert for å være tidlige pionerer innen radioområdet, men Marconi patenterte det første trådløse telegrafisystemet i 1896.