Radioviļņi ir neredzams elektromagnētiskā starojuma (EMR) veids, kura viļņa garums svārstās no aptuveni 0.04 collām (viena milimetra) līdz vairāk nekā 62,000 100,000 jūdzēm (0.04 300 km), padarot to par vienu no plašākajiem elektromagnētiskā spektra diapazoniem. “Radio” ir visaptverošs termins, kas apraksta visas EMR formas ar viļņa garumu, kas pārsniedz XNUMX collas (vienu milimetru) un frekvenci, kas mazāka par XNUMX GHz. To rada elektriskā lādiņa kustība, kas var rasties elektriskās strāvas vai nejaušas atomu un molekulu kustības rezultātā. Šis EMR veids ir ļoti svarīgs cilvēku saziņai, un to izmanto televīzijā, radio un mobilajos tālruņos, kā arī radaros un astronomijā.
Kā tiek radīti radioviļņi
Visu elektromagnētisko starojumu var uzskatīt par viļņiem, kas viļņojas caur elektromagnētisko lauku, piemēram, viļņus dīķī. Tie rodas, kad elektriski lādēta daļiņa, parasti elektrons, maina ātrumu vai kustības virzienu. Tas var notikt vairākos veidos, piemēram, karsējot atomus un molekulas un mainoties elektronu enerģijas līmeņiem; radio raidītāju radītie viļņi rodas elektriskās strāvas plūsmas rezultātā. Frekvence un viļņa garums ir atkarīgi no iesaistītās enerģijas daudzuma, augstākas frekvences un īsāki viļņu garumi norāda uz lielāku enerģiju. Ja enerģijas izmaiņas ir salīdzinoši nelielas, var rasties radioviļņi.
Izmanto
Vispazīstamākais radioviļņu lietojums ir attēlu, audio un teksta sūtīšana signālu veidā — radio garais viļņa garums ļauj apiet šķēršļus un ceļot lielus attālumus, atšķirībā no redzamās gaismas un cita augstākas frekvences starojuma. Radioviļņus, kuru viļņa garums ir mazāks par aptuveni 10 metriem, absorbē atmosfēra. Garāki viļņi atsitās uz priekšu un atpakaļ starp jonosfēru un zemi, padarot radio ideāli piemērotu raidīšanai virs horizonta. Zemākās frekvences tiek izmantotas saziņai ar zemūdenēm, jo tām ir zema enerģija — slepenībai — un liela iespiešanās jauda. Var uzskatīt, ka šīm zemākajām frekvencēm ir vairāk “basu”, kas nozīmē, ka tās iekļūst tālāk, jo īpaši caur bieziem materiāliem, piemēram, ūdeni.
Lai nosūtītu informāciju pa radioviļņiem, tā ir kaut kādā veidā jākodē. Ir divas galvenās metodes, kas pazīstamas kā amplitūdas modulācija (AM) un frekvences modulācija (FM). AM režīmā informācija tiek kodēta, mainot viļņu amplitūdu vai augstumu, savukārt FM metode ietver datu pārraides frekvences izmaiņu izmantošanu. Dažādu amplitūdu vai frekvenču modeļi tiek dekodēti tur, kur tie tiek saņemti, lai reproducētu sākotnējo informāciju, kas var būt attēli, skaņas vai teksts. Tādā veidā sarežģītu informāciju var lēti pārsūtīt lielos attālumos.
Radioastronomija ir būtisks instruments, lai izprastu Visumu. Sakarā ar to, ka galaktikās ir gāzu un putekļu mākoņi, ir ierobežots informācijas apjoms, ko var iegūt, izmantojot redzamo gaismu vai augstākas EMR frekvences. Tomēr radioviļņi var iziet cauri šiem šķēršļiem, un liela daļa no tā, kas ir uzzināts par galaktiku iekšpusi, ir iegūts, analizējot dabiskos radio avotus. Astronomi ir spējuši atklāt arī paša lielā sprādziena starojumu, kas Visuma izplešanās dēļ no sākotnējām ļoti augstajām frekvencēm ir izstiepts mikroviļņu diapazonā — to sauc par kosmisko fona starojumu (CMB). ).
Ietekme uz veselību
Ir paustas bažas par iespējamo ietekmi uz veselību, ko rada radioviļņu iedarbība, jo īpaši mikroviļņu diapazonā, ko izmanto mobilie tālruņi un radari. Kad radiofrekvences starojumu absorbē audi, tas var izraisīt karsēšanu. Tiek uzskatīts, ka parastā ekspozīcija neradīs nekādas problēmas, taču atrašanās jaudīga radara raidītāja tuvumā var būt potenciāli bīstama. Acs lēca ir īpaši jutīga pret bojājumiem, ko izraisa karsēšana, un pārmērīga mikroviļņu starojuma iedarbība var izraisīt kataraktu. Pastāv arī bažas par biežas mobilo tālruņu lietošanas ilgtermiņa ietekmi, taču 2013. gadā klīniskie pētījumi nav bijuši pārliecinoši.
vēsture
Pirmo reizi radioviļņus 1865. gadā paredzēja Džeimss Klerks Maksvels, kurš izstrādāja elektromagnētisma vienādojumus, kas vēlāk tika dēvēti par Maksvela vienādojumiem. Strādājot pie elektromagnētisma un gaismas attiecībām, viņš saprata, ka ir iespējami arī citi elektromagnētiskā starojuma veidi ar viļņu garumiem virs un zem redzamā diapazona. Zemāka viļņa garuma starojuma esamība tika eksperimentāli pierādīta 22 gadus vēlāk, 1887. gadā, kad Heinrihs Hercs savā laboratorijā ģenerēja radioviļņus. Dažu gadu desmitu laikā tos plaši izmantoja informācijas pārsūtīšanai. Gan Guglielmo Markoni, gan Nikola Tesla tiek uzskatīti par pirmajiem radio celmlaužiem, taču Markoni 1896. gadā patentēja pirmo bezvadu telegrāfa sistēmu.