Что такое радиоволны?

Радиоволны представляют собой невидимую форму электромагнитного излучения (ЭМИ), длина волны которой колеблется от 0,04 дюйма (один миллиметр) до более 62 000 миль (100 000 км), что делает его одним из самых широких диапазонов электромагнитного спектра. «Радио» - это всеобъемлющий термин, описывающий все формы EMR с длиной волны более 0,04 дюйма (один миллиметр) и частотой ниже 300 ГГц. Он генерируется движением электрического заряда, который может возникнуть в результате электрического тока или случайного движения атомов и молекул. Эта форма EMR имеет решающее значение для связи человека и используется для телевидения, радио и мобильных телефонов, а также в радиолокации и астрономии.

Как производятся радиоволны

Все электромагнитное излучение можно рассматривать как волны, которые волнообразно проходят через электромагнитное поле, как рябь в пруду. Они возникают, когда электрически заряженная частица, обычно электрон, меняет свою скорость или направление движения. Это может происходить разными способами, такими как нагревание атомов и молекул и изменение уровней энергии электронов; Волны, генерируемые радиопередатчиками, являются результатом протекания электрического тока. Частота и длина волны зависят от количества используемой энергии, причем более высокие частоты и более короткие длины волн указывают на более высокие энергии. Если изменение энергии относительно мало, могут возникать радиоволны.

Пользы

Самое известное использование радиоволн - это передача изображений, аудио и текста в виде сигналов - большая длина волны радиостанции позволяет ему обходить препятствия и преодолевать большие расстояния, в отличие от видимого света и других высокочастотных излучений. Радиоволны с длиной волны менее 10 метров поглощаются атмосферой. Более длинные волны отражаются от ионосферы к земле, что делает радио идеальным для передачи за горизонт. Самые низкие частоты используются для связи с подводными лодками из-за их низкой энергии - для скрытности - и высокой проникающей способности. Эти более низкие частоты можно считать более «басовыми», что означает, что они проникают дальше, особенно через плотные среды, такие как вода.

Чтобы отправить информацию по радиоволнам, ее нужно каким-то образом кодировать. Существует два основных метода, известных как амплитудная модуляция (AM) и частотная модуляция (FM). В AM информация кодируется путем изменения амплитуды или высоты волн, в то время как метод FM предполагает использование изменения частоты для переноса данных. Шаблоны с разными амплитудами или частотами декодируются там, где они получены, для воспроизведения исходной информации, которая может быть изображениями, звуками или текстом. Таким образом, сложная информация может быть передана на большие расстояния дешево.

Радиоастрономия - жизненно важный инструмент для понимания вселенной. Из-за наличия газовых и пылевых облаков в галактиках существует ограничение на количество информации, которое можно получить с помощью видимого света или более высоких частот ЭМИ. Радиоволны, однако, могут проходить через эти препятствия, и многое из того, что было известно о внутренностях галактик, было получено в результате анализа природных радиоисточников. Астрономам также удалось обнаружить излучение от самого Большого взрыва, который из-за расширения Вселенной вытянулся от своих очень высоких начальных частот до микроволнового диапазона - это известно как космическое фоновое излучение (CMB). ).

Влияние на здоровье

Были высказаны опасения по поводу возможного воздействия на здоровье воздействия радиоволн, особенно в микроволновом диапазоне, используемых мобильными телефонами и радиолокатором. Когда радиочастотное излучение поглощается тканью, оно может вызвать нагрев. Считается, что нормальное воздействие не вызывает каких-либо проблем, но нахождение в непосредственной близости от мощного радиолокационного передатчика может быть потенциально опасным. Хрусталик глаза особенно подвержен повреждениям при нагревании, и чрезмерное воздействие микроволнового излучения может потенциально привести к катаракте. Существует также обеспокоенность по поводу долгосрочных последствий частого использования мобильных телефонов, но по состоянию на 2013 г. клинические исследования были неубедительными.

история

Радиоволны были впервые предсказаны в 1865 году Джеймсом Клерком Максвеллом, который придумал уравнения для электромагнетизма, позже известные как уравнения Максвелла. Работая над взаимосвязью между электромагнетизмом и светом, он осознал, что возможны другие формы электромагнитного излучения с длинами волн выше и ниже видимого диапазона. Существование излучения с более низкой длиной волны было экспериментально продемонстрировано 22 годами позже, в 1887 году, когда Генрих Герц генерировал радиоволны в своей лаборатории. В течение нескольких десятилетий они широко использовались для передачи информации. Гульельмо Маркони и Никола Тесла оба зачислены в число первых пионеров в области радио, но Маркони запатентовал первую систему беспроводной телеграфии в 1896 году.