Radiovågor är en osynlig form av elektromagnetisk strålning (EMR) som varierar i våglängd från cirka 0.04 tum (en millimeter) till över 62,000 100,000 miles (0.04 300 km), vilket gör det till ett av de bredaste områdena i det elektromagnetiska spektrumet. ”Radio” är en sammanfattande term som beskriver alla former av EMR med en våglängd längre än XNUMX tum (en millimeter) och en frekvens under XNUMX GHz. Den genereras av rörelse av elektrisk laddning, som kan vara resultatet av en elektrisk ström eller från slumpmässig rörelse av atomer och molekyler. Denna form av EMR är avgörande för mänsklig kommunikation och används för TV, radio och mobiltelefoner, såväl som inom radar och astronomi.
Hur radiovågor produceras
All elektromagnetisk strålning kan betraktas som vågor som böljar sig genom ett elektromagnetiskt fält, som krusningar i en damm. De produceras när en elektriskt laddad partikel, vanligtvis en elektron, ändrar sin hastighet eller rörelseriktning. Detta kan ske på ett antal sätt, såsom uppvärmning av atomer och molekyler, och förändringar i elektronernas energinivåer; de vågor som genereras av radiosändare är ett resultat av flödet av elektrisk ström. Frekvensen och våglängden beror på mängden energi som är involverad, med högre frekvenser och kortare våglängder som indikerar högre energier. Om energiförändringen är relativt liten kan radiovågor alstras.
du använder
Den mest kända användningen av radiovågor är att skicka bilder, ljud och text i form av signaler – radions långa våglängd gör att den kan kringgå hinder och resa långa sträckor, till skillnad från synligt ljus och annan strålning med högre frekvens. Radiovågor med en våglängd på mindre än cirka 10 meter absorberas av atmosfären. Längre vågor studsar fram och tillbaka mellan jonosfären och marken, vilket gör radion idealisk för sändning över horisonten. De lägsta frekvenserna används för kommunikation med ubåtar, på grund av deras låga energi — för smygkraft — och höga penetrerande kraft. Dessa lägre frekvenser kan anses ha mer ”bas”, vilket innebär att de penetrerar längre, särskilt genom tjocka medier som vatten.
För att skicka information med radiovågor måste den vara kodad på något sätt. Det finns två huvudmetoder, kända som amplitudmodulering (AM) och frekvensmodulering (FM). I AM kodas information genom att variera amplituden, eller höjden, på vågorna, medan FM-metoden innebär att man använder ändringar av frekvensen för att överföra data. Mönstren för olika amplituder eller frekvenser avkodas där de tas emot för att återge den ursprungliga informationen, som kan vara bilder, ljud eller text. På så sätt kan komplex information överföras över långa avstånd billigt.
Radioastronomi är ett viktigt verktyg för att förstå universum. På grund av förekomsten av moln av gas och damm i galaxer finns det en gräns för mängden information som kan erhållas med synligt ljus eller högre frekvenser av EMR. Radiovågor kan dock passera genom dessa hinder, och mycket av det som har lärts om galaxernas inre har kommit genom analys av naturliga radiokällor. Astronomer har också kunnat upptäcka strålningen från själva big bang, som på grund av universums expansion har sträckts ut från sina initiala mycket höga frekvenser in i mikrovågsområdet – detta är känt som den kosmiska bakgrundsstrålningen (CMB). ).
Hälsoeffekter
Det har väckts oro över de möjliga hälsoeffekterna av exponering för radiovågor, särskilt de i mikrovågsområdet, som används av mobiltelefoner och radar. När radiofrekvent strålning absorberas av vävnad kan det orsaka uppvärmning. Normal exponering tros inte orsaka några problem, men att vara i närheten av en kraftfull radarsändare kan vara potentiellt farlig. Ögonlinsen är särskilt känslig för skador genom uppvärmning, och överdriven exponering för mikrovågsstrålning kan potentiellt leda till grå starr. Det finns också oro för de långsiktiga effekterna av frekvent mobiltelefonanvändning, men från och med 2013 har kliniska studier varit ofullständiga.
historik
Radiovågor förutspåddes först 1865 av James Clerk Maxwell, som kom med ekvationerna för elektromagnetism, senare känd som Maxwells ekvationer. När han arbetade med förhållandet mellan elektromagnetism och ljus insåg han att andra former av elektromagnetisk strålning, med våglängder över och under det synliga området, var möjliga. Existensen av den lägre våglängdsstrålningen demonstrerades experimentellt 22 år senare, 1887, när Heinrich Hertz genererade radiovågor i sitt labb. Inom några decennier användes de i stor utsträckning för att överföra information. Guglielmo Marconi och Nikola Tesla är båda krediterade för att vara tidiga pionjärer inom radioområdet, men Marconi patenterade det första trådlösa telegrafisystemet 1896.