امواج رادیویی (Radio Waves)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
امواج رادیویی (Radio Waves) :
امواج رادیویی (Radio Waves) دارای بلندترین طول موج و کمترین فرکانس در میان امواج الکترومغناطیسی هستند. طول موج آنها می تواند از چند میلی متر تا صدها کیلومتر متغیر باشد (فرکانس از چند هرتز تا حدود ۳۰۰ گیگاهرتز). کاربرد اصلی و شناخته شده این امواج در ارتباطات از راه دور است. از آنها برای پخش برنامه های رادیویی و تلویزیونی، ارتباطات تلفن همراه، ارتباطات ماهواره ای، شبکه های وای فای، رادار، و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود. نحوه تولید این امواج معمولا با استفاده از جریان متناوب در یک آنتن است. آنتن، الکترون ها را به نوسان درمی آورد و این نوسان بار الکتریکی، امواج الکترومغناطیسی را به فضا می گستراند.
تولید امواج رادیویی: ساده ترین روش تولید موج رادیویی، استفاده از یک مدار LC (خازن-سلف) است که با فرکانس طبیعی خود نوسان می کند. این نوسان به یک آنتن متصل می شود. آنتن معمولا یک میله فلزی است که با نوسان بار الکتریکی در آن، امواج الکترومغناطیسی به فضا تابش می کند. برای ارتباطات، موج رادیویی تولید شده با سیگنال حامل اطلاعات (صدا، تصویر، داده) مدوله می شود. دو روش اصلی مدولاسیون عبارتند از: - مدولاسیون دامنه (AM): دامنه موج با سیگنال اطلاعات تغییر می کند. - مدولاسیون فرکانس (FM): فرکانس موج با سیگنال اطلاعات تغییر می کند. FM کیفیت بهتری دارد و در برابر نویز مقاوم تر است، اما پهنای باند بیشتری نیاز دارد.
انتشار امواج رادیویی: نحوه انتشار امواج رادیویی به فرکانس آنها بستگی دارد. چندین روش اصلی انتشار وجود دارد: 1. امواج زمینی (Ground Waves): امواج با فرکانس پایین (LF و MF) می توانند از روی سطح زمین و دنبال کردن انحنای آن منتشر شوند. این امواج برای پخش رادیو AM در فواصل نسبتا دور (صدها کیلومتر) استفاده می شوند. 2. امواج آسمانی (Sky Waves): امواج با فرکانس متوسط و بالا (MF و HF) می توانند توسط لایه یون سپهر (لایه ای از جو با یون های آزاد) به زمین بازتابیده شوند. این پدیده که به آن "پرش از آسمان" می گویند، امکان ارتباطات رادیویی در فواصل بین قاره ای را فراهم می کند. 3. امواج فضایی مستقیم (Space Waves): امواج با فرکانس بالا (VHF و بالاتر) به صورت خط دید مستقیم (Line of Sight) منتشر می شوند و از یون سپهر عبور می کنند. این امواج برای ارتباطات ماهواره ای و تلویزیون دیجیتال استفاده می شوند. برد آنها محدود به افق رادیویی است.
کاربردها بر اساس باند فرکانسی: - باند بسیار پایین (VLF, 3-30 kHz): برای ارتباط با زیردریایی ها (به دلیل نفوذ در آب) و ناوبری. - باند پایین (LF, 30-300 kHz): برای ناوبری هوایی و دریایی. - باند متوسط (MF, 300 kHz - 3 MHz): پخش رادیو AM. - باند بالا (HF, 3-30 MHz): ارتباطات رادیویی بین المللی، رادیو آماتور. - باند بسیار بالا (VHF, 30-300 MHz): پخش رادیو FM، تلویزیون آنالوگ، ارتباطات هواپیما. - باند فرابالا (UHF, 300 MHz - 3 GHz): تلویزیون دیجیتال، تلفن های همراه، وای فای، بلوتوث، GPS. - باند فوق بالا (SHF, 3-30 GHz): رادار، ارتباطات ماهواره ای، وای فای 5G. - باند بسیار بالا (EHF, 30-300 GHz): تصویربرداری میلی متری، رادارهای پیشرفته.
چالش ها: با گسترش بی سیم ارتباطات، باند فرکانسی به یک منبع کمیاب تبدیل شده است. سازمان های بین المللی (مانند ITU) تخصیص فرکانس ها را برای کاربردهای مختلف مدیریت می کنند. تداخل امواج رادیویی (نویز) از منابع مختلف (طبیعی مانند رعد و برق، یا مصنوعی مانند موتورهای الکتریکی) می تواند کیفیت ارتباطات را کاهش دهد. همچنین مسائل امنیتی و سلامت (اثرات احتمالی امواج بر بدن) از دیگر موضوعات مرتبط با امواج رادیویی هستند.
