Co to są fale radiowe?
Fale radiowe są niewidoczną postacią promieniowania elektromagnetycznego (EMR), która zmienia się w długości fali od około 0,04 cala (jeden milimetr) do ponad 62 000 mil (100 000 km), co czyni go jednym z najszerszych zakresów w widmie elektromagnetycznym. „Radio” to określenie, opisujący wszystkie formy EMR o długości fali dłuższej niż 0,04 cala (jeden milimetr) i częstotliwość poniżej 300 GHz. Jest generowany przez ruch ładunku elektrycznego, który może wynikać z prądu elektrycznego lub losowego ruchu atomów i cząsteczek. Ta forma EMR ma kluczowe znaczenie dla komunikacji ludzkiej i jest używana do telewizji, radiu i telefonów komórkowych, a także w radarach i astronomii.
Jak wytwarzane są fale radiowe
Wszystkie promieniowanie elektromagnetyczne można uznać za fale, które rozpylają się przez pole elektromagnetyczne, takie jak fale w stawie. Są one wytwarzane, gdy cząstka naładowana elektrycznie, zwykle elektron, zmienia jej prędkość lub kierunek ruchu. Może się to zdarzyć na wiele sposobów,takie jak ogrzewanie atomów i cząsteczek oraz zmiany poziomów energii elektronów; Fale generowane przez nadajniki radiowe wynikają z przepływu prądu elektrycznego. Częstotliwość i długość fali zależą od ilości energii, z wyższymi częstotliwościami i krótszymi długościami fali wskazującymi na wyższe energie. Jeśli zmiana energii jest stosunkowo niewielka, można wytwarzać fale radiowe.
używa
Najbardziej znanym użyciem fal radiowych jest wysyłanie obrazów, audio i tekstu w postaci sygnałów-długiej długości fali radia pozwala mu obejść przeszkody i podróżować na duże odległości, w przeciwieństwie do światła widzialnego i innego promieniowania o wyższej częstotliwości. Fale radiowe o długości fali mniejszej niż około 10 metrów są wchłaniane przez atmosferę. Dłuższe fale odbijają się między jonosferą a ziemią, dzięki czemu radio jest idealne do przesyłania nad horyzontem. Najniższe częstotliwości są używaneKomunikacja z okrętem podwodnym, ze względu na ich niską energię - dla ukrycia - i wysokiej siły penetrującej. Te niższe częstotliwości można uznać za więcej „basu”, co oznacza, że przenikają one dalej, szczególnie przez grube media, takie jak woda.
Aby wysyłać informacje przez fale radiowe, należy je w jakiś sposób zakodować. Istnieją dwie główne metody, znane jako modulacja amplitudy (AM) i modulacja częstotliwości (FM). W AM informacje są kodowane przez zmianę amplitudy lub wysokości fal, podczas gdy metoda FM obejmuje stosowanie zmian częstotliwości do przenoszenia danych. Wzory różnych amplitud lub częstotliwości są dekodowane tam, gdzie są one przyjmowane w celu odtworzenia oryginalnych informacji, które mogą być obrazami, dźwiękami lub tekstem. W ten sposób złożone informacje mogą być tanio przesyłane na duże odległości.
Astronomia radiowa jest istotnym narzędziem do zrozumienia wszechświata. Ze względu na istnienie chmur gazu i pyłu w galaktykach istnieje ograniczenie ilości informacji tHAT można uzyskać za pomocą światła widzialnego lub wyższych częstotliwości EMR. Fale radiowe mogą jednak przechodzić przez te przeszkody, a wiele z tego, co się dowiedział o wnętrzach galaktyk, pochodzi z analizy naturalnych źródeł radiowych. Astronomowie byli również w stanie wykryć promieniowanie z samego Wielkiego Wybuchu, który z powodu ekspansji wszechświata został rozciągnięty z początkowych bardzo wysokich częstotliwości do zakresu mikrofalowego - jest to znane jako kosmiczne promieniowanie tła (CMB).
.Efekty zdrowotne
Podniesiono obawy dotyczące możliwego wpływu na zdrowie narażenia na fale radiowe, szczególnie te z zakresu mikrofalowego, stosowane przez telefony komórkowe i radar. Gdy promieniowanie częstotliwości radiowej jest wchłaniane przez tkankę, może powodować ogrzewanie. Nie uważa się, że normalna ekspozycja powoduje żadne problemy, ale bycie w pobliżu potężnego nadajnika radaru może być potencjalnie niebezpieczne. Soczewka oka jest szczególnie podatna na zaporęWiek przez ogrzewanie i nadmierna ekspozycja na promieniowanie mikrofalowe może potencjalnie prowadzić do zaćmy. Istnieją również obawy dotyczące długoterminowych skutków częstego używania telefonu komórkowego, ale od 2013 r. Badania kliniczne były niejednoznaczne.
Historia
Fale radiowe zostały po raz pierwszy przewidywane w 1865 roku przez Jamesa Clerka Maxwella, który wymyślił równania elektromagnetyzmu, znane później jako równania Maxwella. Pracując nad związek między elektromagnetyzmem a światłem, zdał sobie sprawę, że możliwe były inne formy promieniowania elektromagnetycznego, z długościami fal powyżej i poniżej widzialnego zakresu. Istnienie promieniowania dolnej długości fali wykazano eksperymentalnie 22 lata później, w 1887 r., Kiedy Heinrich Hertz wygenerował fale radiowe w swoim laboratorium. W ciągu kilku dziesięcioleci były one szeroko wykorzystywane do przekazywania informacji. Guglielmo Marconi i Nikola Tesla są przypisani jako wczesnych pionierów w rejonie radiowym, ale Marconi opatentował pierwsze bezprzewodowe sys telegraficzneTEM w 1896 r.