امواج رادیویی چیست؟ – ویژگی ها و کاربرد آن

امواج رادیویی از انواع طیف الکترومغناطیس هستند که در جابجایی علائم فیزیکی مانند صوت، فرمان، دیتا و… بطور گسترده نقش دارند. بسامد این امواج ۳۰۰ گیگاهرتز تا ۳۰ هرتز است. طول موج ۳۰۰ گیگاهرتز، ۱ میلیمتر و ۳۰ هرتز، ۱۰ هزار کیلومتر است. این امواج دارای طول موجی بلندتر از مادون قرمز و بسامدی کمتر از آن هستند. رعد و برق یا اجرام آسمانی بصورت طبیعی این امواج را منتشر می کنند. امواج مصنوعی نیز در رادار، شبکه های کامپیوتری، ارتباطات ماهواره ای، سامانه های مخابراتی و… مورد استفاده قرار می گیرند. حرکت این امواج با سرعت نور انجام می پذیرد، طول موجشان کوتاه می باشد و دارای انعکاس و حرکت شان همواره در خط مستقیم است.

در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به معرفی امواج رادیویی، ویژگی ها و کاربردهای آن می پردازیم.

کشف امواج رادیویی

امواج رادیویی برای اولین بار توسط فیزیکدان اسکاتلندی بنام جیمز کلارک ماکسول مطرح گردید. او در معادلات ماکسول که به نام خود این دانشمند ثبت گردیده است امواج رادیویی و نوری را جزیی از امواج الکترومغناطیس می دانست که قابلیت حرکت در فضا را دارند. چند سال بعد هاینریش هرتز تئوری ماکسول را با ایجاد امواج رادیویی در آزمایشگاه به اثبات رساند.

انواع امواج رادیویی

این امواج به دو بخش طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند که در ذیل به بیان آن ها می پردازیم.

امواج رادیویی طبیعی : همان طور که از نامشان پیداست این امواج توسط طبیعت و مشخصا رعد و برق و اجرام آسمانی صورت می گیرد. دیگر منبع امواج رادیویی زمین است.

امواج مصنوعی همانند : رادار، سیگنال رادیو و تلویزیون، سیگنال های فرستاده شده از تلفن های همراه و برج های تلفن، تلفن های ماهواره ای، رادیوهای دوطرفه، وایفای و بلوتوث، ماکروویو هستند.

نحوه انتشار امواج رادیویی

طول موج و بسامد، بیشترین تاثیر را در نحوه گسترش امواج رادیویی در جو زمین دارند. بطور مثال امواجی که بلندتر هستند قابلیت انتشار از موانع مزاحم و بازدارنده ای همچون رشته کوه ها را داشته و یا می توانند به وسیله امواج زمین گسترده شوند. اما امواج با طول موج کوتاه نیز بعد از این که یون سپهریا همان یونسفر آن ها را منعکس کرد، توسط آنتن های گیرنده در مسافت های طولانی نیزقابل دریافت هستند. سازمان های جهانی IEEE  و ITU برای ممانعت از ایجاد تداخل بین امواج با عملکرد مختلف، قوانین و استانداردهایی تعریف و باندهای فرکانسی خاص برای استفاده های متفاوت تعیین کرده است.

انواع روش های انتشار امواج رادیویی

امواج رادیویی با استفاده از پنج روش زیر گسترده شده و سپس توسط آنتن گیرنده دریافت می شود.

موج سطحی

کاربرد این امواج در ارتباطات جهانی در باندهای I.F   و V.I.F  و ضبط رادیویی در تارهای M.F است. حاشیه تحتانی این موج محل تلاقی آن با سطح زمین است که باعث شده انحنای زمین را در خلال مدار خود دنبال کند.

موج آسمانی

این روش که در سیستم های ارتباطاتی H.F همچون تلگراف، پخش رادیویی و بیسیم دوربرد نقش دارند، از زمین به سمت اتمسفر منتشر می شوند.

موج فضایی

در ضبط رادیو تلویزیونی، در سیستم های تلفنی چند کاناله وانواع سیستم های سیاری که عملکردشان در باندهای V.H.F  و S.H.F است، کاربرد دارند. این موج دو مشخصه بارز دارد یکی این که امکان جداشدن شان از زمین توسط تنها یک انعکاس بسیار است و دوم این که دائم بین آنتن های گیرنده و فرستنده و در مسیر مستقیم در حال حرکتند.

بهره گیری از ماهواره های مخابراتی

همچنان که از نامش پیداست در این روش از قابلیت های ماهواره های مخابراتی مدار زمین استفاده می شود.

پراکندن

اگر به هر دلیلی ۴ روش قبلی امکانپذیر نبود می توان از این روش استفاده نمود. این روش در باند UHF  جهت فراهم کردن شبکه های تلفنی چند کاناله کاربرد دارد.

طول موج های رادیویی

امواج رادیویی دارای ۴ طول موج است که عبارتند از:

موج های بلند

طول امواج بلند یا امواج کیلومتری که از ۲۰۰۰ متر شروع و تا ۱۰۵۲ متر ادامه می یابد. محدوده عملکردشان نیز به ۵۰۰ الی ۱۰۰۰ کیلومتر مجاز است. منظم ترین امواج نسبت به سایر طول موج ها هستند و در روی زمین منتشر می شوند.

امواج متوسط AM  یا MW

این طول موج از ۵۷۱ متر الی ۱۸۶ متر گسترده شده است و بیشتر محدوده عمل آن ها روی دریا می باشد. امواج متوسط  نواحی جاده ای و خارج از شهر را پوشش می دهند.

امواج کوتاه SW

امواج کوتاه یا دکامتری که پوشش مناطق کم عرض بین ۴۹، ۴۱، ۳۱، ۲۵، ۱۹، ۱۶، ۱۳، ۱۱ متر را برعهده دارد. شعاع حرکتی آن ها بیشتر لایه یونی بالای اتمسفر را دربر می گیرد. این امواج به دلیل برد بالا در تماس های رادیویی بین المللی تمامی قاره ها استفاده می شود. البته یکی دیگر از مزایای این امواج خدمات شبانه روزی آن است.

امواج بسیار کوتاه یا FM

این امواج به علت برد کوتاه در نواحی درون شهری با وسعت کم مورد استفاده قرار می گیرند و از ۳ تا ۳/۴۳ متر امتداد دارند. از بزرگترین امتیازات این امواج می توان به کیفیت بالای صدای و همچنین عدم حساسیت آن ها به پارازیت های متعدد اشاره کرد.

کاربرد امواج رادیویی

در زیر به توضیح کاربردهای امواج رادیویی می پردازیم.

کاربرد در ارتباطات

شاخص ترین کاربرد امواج رادیویی در فناوری های ارتباطی نظیر رادار، تلفن های همراه، شبکه و اینترنت بیسیم، ماهواره ها و… است.

کاربرد در پزشکی

امواج راد یویی در نابودسازی سلول های سرطانی می تواند مفید باشد. همچنین این امواج با گرمادرمانی موجب گرم شدن خون شده و منجر به گردش خون بهتر می شوند.

آثار زیان بار امواج رادیویی بر موجودات زنده

امواج رادیویی براساس قدرت تشعشعات می توانند  تاثیرات روانی و جسمانی انکارناپذیری داشته باشند. این امواج در تولید مثل گیاهان و در رشد و رویش و ساختمان سلولی آن ها اثربخشی مخربی دارند. علاوه بر این در زایش حیوانات و در دستگاه گردش خون و بافت های استخوانی آن ها آثار سویی دارند. همچنین در انسان ها نیز باعث ایجاد سردرد، خستگی و عدم تمرکز و اختلال در خواب شوند.

آثار مخرب اشعه رادیویی RF یا فرکوئنسی

امروزه متخصصان پوست برای جوان سازی پوست و همچنین سفت کردن پوست های شل از امواج رادیویی یا رادیو فرکوئنسی استفاده می کنند. علی رغم عدم آسیب رسانی به DNA داخل سلول ها توسط تابش های رادیویی، ولی در برخی موارد پرتو غیریونیزه ممکن است باعث ایجاد سرطان شود.

مشاغل پرخطر درمعرض امواج رادیویی

بسیاری از اشخاصی که به دلیل مشاغل خود مجبورند با این امواج سروکار داشته باشند بیشتر از همه در معرض احتمال سرطانزایی قرار دارند. افرادی که  شغل شان در ارتباط با دستگاه های جوش پی وی سی است و یا اشخاصی که وظیفه نگهداری از تجهیزات رادار را دارند. البته با بودن سیگنال های RF  ناشی از امواج رادیو و تلویزیون، تلفن های همراه ، WiFi  و… می توان گفت بشر در خطر آسیب ابعاد ضعیفی از رادیواکتیوی هستند که خود ساخته است.

راه های پیشگیری از آسیب امواج رادیویی

مکالمه با تلفن همراه را محدود کنید و حتی الامکان از هندزفری برای این کار استفاده شود. در صورت عدم استفاده از مودم آن را خاموش کنید. بهتر است تلفن های سیمی را جایگزین تلفن های بیسیم کنید. هرگاه در حال تماس بودید سعی کنید بعد از برقراری ارتباط تلفن را بر روی گوش خود قرار دهید. استفاده از ماکروویو را برای گرم کردن غذای خود به حداقل برسانید. در هنگام خواب موبایل را از خود دور کنید.