Co to są fale radiowe?

Fale radiowe są niewidoczną postacią promieniowania elektromagnetycznego (EMR), która zmienia się pod względem 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 termin połowowy 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, radia i telefonów komórkowych, a także w radarach i astronomii.

Jak wytwarzane są fale radiowe

Wszystkie promieniowanie elektromagnetyczne można uznać za fale, które rozpuszczają się przez anPole elektromagnetyczne, 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, takich 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 i mdash;Radia długa długość fali 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 wykorzystywane do komunikacji z okrętem podwodnym, ze względu na ich niską energię i mdash;dla Stealth mdash;i wysoka moc penetrująca.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, które 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 wyciągnięty z początkowych bardzo wysokich częstotliwości do zakresu mikrofalowego i mdash;Jest to znane jako kosmiczne promieniowanie tła (CMB).

Efekty zdrowotne

Zostały wzbudzone obawy dotyczące możliwego wpływu na zdrowie ekspozycji 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 uszkodzenie przez ogrzewanie iNadmierna 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 r. Przez Jamesa Clerka Maxwella, który wymyślił równaniaW przypadku elektromagnetyzmu, znanego później jako równania Maxwellsa.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 wczesni pionierzy w obszarze radiowym, ale Marconi opatentował pierwszy system telegraficzny bezprzewodowego w 1896 r.