คลื่นวิทยุคืออะไร

คลื่นวิทยุเป็นรูปแบบที่มองไม่เห็นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) ที่แตกต่างกันไปในช่วงความยาวคลื่นจากประมาณ 0.04 นิ้ว (หนึ่งมิลลิเมตร) ถึงกว่า 62,000 ไมล์ (100,000 กม.) ทำให้เป็นช่วงที่กว้างที่สุดในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า "วิทยุ" เป็นคำศัพท์ที่อธิบายถึงทุกรูปแบบของ EMR ที่มีความยาวคลื่นนานกว่า 0.04 นิ้ว (หนึ่งมิลลิเมตร) และความถี่ต่ำกว่า 300 GHz มันถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าซึ่งอาจเกิดจากกระแสไฟฟ้าหรือจากการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอะตอมและโมเลกุล EMR รูปแบบนี้มีความสำคัญต่อการสื่อสารของมนุษย์และใช้สำหรับโทรทัศน์วิทยุและโทรศัพท์มือถือเช่นเดียวกับในเรดาร์และดาราศาสตร์

วิธีการผลิตคลื่นวิทยุ

การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดถือได้ว่าเป็นคลื่นที่เคลื่อนผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นระลอกคลื่นในบ่อ พวกมันถูกสร้างขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าโดยปกติเป็นอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนความเร็วหรือทิศทางของการเคลื่อนที่ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธีเช่นความร้อนของอะตอมและโมเลกุลและการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน คลื่นที่เกิดจากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุเป็นผลมาจากการไหลของกระแสไฟฟ้า ความถี่และความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับปริมาณของพลังงานที่เกี่ยวข้องกับความถี่ที่สูงขึ้นและความยาวคลื่นที่สั้นกว่าแสดงพลังงานที่สูงขึ้น หากการเปลี่ยนแปลงพลังงานมีขนาดค่อนข้างเล็กคลื่นวิทยุอาจถูกสร้างขึ้น

การใช้ประโยชน์

การใช้คลื่นวิทยุที่รู้จักกันดีที่สุดคือการส่งภาพเสียงและข้อความในรูปแบบของสัญญาณ - ความยาวคลื่นยาวของวิทยุทำให้สามารถหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางและเดินทางในระยะทางไกลซึ่งแตกต่างจากแสงที่มองเห็นและรังสีความถี่สูงอื่น ๆ คลื่นวิทยุที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าประมาณ 10 เมตรถูกดูดกลืนโดยบรรยากาศ คลื่นที่ยาวกว่าจะกระดอนไปมาระหว่างไอโอสเฟียร์กับพื้นทำให้วิทยุเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณไปยังขอบฟ้า ความถี่ต่ำสุดใช้สำหรับการสื่อสารกับเรือดำน้ำเนื่องจากพลังงานต่ำ - เพื่อการซ่อนตัว - และพลังการเจาะทะลุสูง ความถี่ที่ต่ำกว่านี้สามารถพิจารณาว่ามี "เบส" ที่มากขึ้นซึ่งหมายถึงพวกเขาเจาะเข้าไปได้มากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านสื่อที่หนาเช่นน้ำ

ในการส่งข้อมูลด้วยคลื่นวิทยุจะต้องมีการเข้ารหัสในบางวิธี มีสองวิธีหลักเรียกว่าการปรับความกว้าง (AM) และการปรับความถี่ (FM) ใน AM ข้อมูลถูกเข้ารหัสโดยเปลี่ยนแปลงคลื่นหรือความสูงของคลื่นในขณะที่วิธี FM เกี่ยวข้องกับการใช้การเปลี่ยนความถี่ในการส่งข้อมูล รูปแบบของแอมพลิจูดหรือความถี่ที่แตกต่างกันจะถูกถอดรหัสเมื่อมีการรับข้อมูลเพื่อทำซ้ำข้อมูลดั้งเดิมซึ่งอาจเป็นรูปภาพเสียงหรือข้อความ ด้วยวิธีนี้ข้อมูลที่ซับซ้อนสามารถส่งในระยะทางไกลอย่างถูก

ดาราศาสตร์วิทยุเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำความเข้าใจจักรวาล เนื่องจากการมีอยู่ของเมฆก๊าซและฝุ่นในกาแลคซีจึงมีข้อ จำกัด เกี่ยวกับปริมาณของข้อมูลที่สามารถรับได้โดยใช้แสงที่มองเห็นหรือความถี่ที่สูงขึ้นของ EMR อย่างไรก็ตามคลื่นวิทยุสามารถผ่านสิ่งกีดขวางเหล่านี้และสิ่งที่เรียนรู้เกี่ยวกับการตกแต่งภายในของกาแลคซีส่วนใหญ่ได้มาจากการวิเคราะห์แหล่งวิทยุธรรมชาติ นักดาราศาสตร์ยังสามารถตรวจจับรังสีจากบิ๊กแบงเองซึ่งเนื่องจากการขยายตัวของเอกภพได้แผ่ออกจากความถี่ที่สูงมากเริ่มแรกในช่วงไมโครเวฟ - ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อรังสีพื้นหลังของจักรวาล (CMB) )

ผลกระทบต่อสุขภาพ

ความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพของการได้รับคลื่นวิทยุโดยเฉพาะในช่วงไมโครเวฟที่ใช้โดยโทรศัพท์มือถือและเรดาร์ เมื่อเนื้อเยื่อถูกดูดซับด้วยคลื่นความถี่วิทยุก็สามารถทำให้เกิดความร้อนได้ การเปิดรับปกติไม่คิดว่าจะก่อให้เกิดปัญหาใด ๆ แต่การอยู่ใกล้กับเครื่องส่งสัญญาณเรดาร์ที่มีประสิทธิภาพอาจเป็นอันตรายได้ เลนส์ตามีความอ่อนไหวต่อความเสียหายจากความร้อนเป็นพิเศษและการได้รับรังสีไมโครเวฟมากเกินไปอาจทำให้เกิดต้อกระจก นอกจากนี้ยังมีความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบระยะยาวของการใช้โทรศัพท์มือถือเป็นประจำ แต่ในปี 2556 การศึกษาทางคลินิกยังสรุปไม่ได้

ประวัติศาสตร์

คลื่นวิทยุถูกคาดการณ์ครั้งแรกในปี 1865 โดย James Clerk Maxwell ผู้ซึ่งมาพร้อมกับสมการแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งต่อมารู้จักกันในชื่อสมการของ Maxwell ในขณะที่ทำงานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กไฟฟ้าและแสงเขาก็ตระหนักว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบอื่น ๆ ที่มีความยาวคลื่นสูงและต่ำกว่าช่วงที่มองเห็นนั้นเป็นไปได้ การดำรงอยู่ของรังสีความยาวคลื่นต่ำนั้นแสดงให้เห็นถึงการทดลอง 22 ปีต่อมาในปี 1887 เมื่อเฮ็นริชเฮิร์ตซ์สร้างคลื่นวิทยุในห้องทดลองของเขา ภายในไม่กี่ทศวรรษพวกเขาก็ถูกใช้อย่างกว้างขวางในการส่งข้อมูล Guglielmo Marconi และ Nikola Tesla ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้บุกเบิกยุคแรก ๆ ในวงการวิทยุ แต่ Marconi ได้จดสิทธิบัตรระบบโทรเลขไร้สายระบบแรกในปี 1896