Ez érdekes lehet. Ez egy spektrum-allokációs térkép, kifejezetten az Egyesült Államoké, amelyet az FCC határoz meg. A teljes rádióspektrumot lefedi.
Gyakorisági kiosztási táblázat
Zsúfolt, nem? 2011 októberétől ténylegesen kiosztottuk a teljes RF spektrumot. Valószínűleg észrevette, hogy 9 KHz-től 300 GHz-ig terjed.
Természetesen egészen lefelé terjed, de a 9 KHz alatti frekvenciákat nem célszerű használni, ezért figyelmen kívül hagyjuk őket. De miért ér véget 300 GHz-en a csúcson?
A kérdés megválaszolása egy kis összefüggést igényel. Bár megkapjuk a választ, ígérem!
1. Bambusz izzók
A 300 GHz-en felül felhagyunk az elektromágneses hullámok „rádiónak” nevezésével, és elkezdjük infravörös fénynek nevezni. Nincs alapvető különbség, a teljes elektromágneses spektrum, a rádióhullámoktól a nagy energiájú gammasugarak, ugyanannak a dolognak csak a különböző frekvenciái. Bármely elektromágneses töltéshordozó felgyorsulása esetén ilyen hullám keletkezik.
Az anyag, amelynek töltéshordozói pattognak és vibrálnak, és egyébként olyan dolgokat végeznek, amelyek mindenképpen gyorsulásnak minősülnek, elektromágneses hullámokat bocsát ki. A kibocsátott frekvenciákat az őket kibocsátó anyag hőmérséklete határozza meg. Minél hidegebb az anyag, annál lassabbak a rezgések, és alacsonyabb a frekvencia.
A legelső kereskedelmi villanykörte a bambuszt használta izzószálként. Elég jól bírta a meleget, legalábbis addig, amíg a kiváló volfrámszálakat ki nem találták. Hogyan végezhetné mind a bambusz, mind a volfrám ugyanazt a munkát a fény létrehozásában?
Valójában bárki megteheti ezt a munkát. Minden anyagból, annak fázisától függetlenül, ugyanazon a hőmérsékleten kezd szemmel láthatóan izzó lenni. Mindannyian tompa vörösnél kezdődnek, egyre inkább hasonlítanak a fehér fényre, majd fehérebbé válnak, és több kékkel. Ez a színhőmérséklet. Ez a szín számít ezen a hőmérsékleten. 2700K-nál a fényt meleg melegnek ismerjük.
A látható fény alatt ez még mindig előfordul, az emberek infravörös színnel jelennek meg, mert testhőmérsékletük miatt húsuk infravörös kibocsátást eredményez. A nagyon hideg dolgok „ragyognak” a rádióban.
Rádió, fény, röntgensugárzás, ezek nem különböznek egymástól. A szökőár és a tóban hullámzás még mindig hullámok és mindkettő víz. Így van ez az elektromágneses spektrum esetében is.
Kivéve, amikor még nem.
2. Ó, nem, a valóság nem analóg ?!
Nem. Ez nem. A valóság nem folyamatos, hanem számszerűsített. Diszkrét, minimális értékekben jelenik meg. Ez az alapja annak, amit egészünknek, a kvantumfizikának hívunk.
Az elektromágneses hullámokat fotonoknak nevezett energiacsomagokba kvantáljuk. Emiatt a hullám összes energiája egy hullámhosszra van csomagolva. Képzelje el, hogy az elektromágneses hullámok olyan hullámok, amelyek az egyik végén növekednek, de a másik végén pontosan ugyanannyit zsugorodnak, és fel-le ingadoznak, követve a szinusz hullám útját. Ez egyáltalán nem pontos leírás, de jó hasonlat.
A rövidebb hullámhossz magasabb frekvenciát jelent, ami sokkal élesebb gyorsulást jelent, és nemcsak a frekvencia növelésével nő a foton energiája, hanem csökken az energia leadásának mérete is nak nek.
3. Tartományok - most már ésszerűséggel! Ezzel a kontextussal felvértezve felosztjuk a spektrumot, ami valójában nem önkényes módon történik:
-
Rádió. A rádióhullámok olyan nagyok, hogy energiájukat csak a töltéshordozók nagy csoportjaihoz lehet eljuttatni, amelyekről egy vezetőben úgy gondolhatunk, mintha plazmának viselkedne. Ezt látjuk az antennaként indukált áramnak - a hullám nagy számú elektronra tolódik egy vezetőben, és minél nagyobb a hullám, annál nagyobb antennára van szükséged ahhoz, hogy ésszerű nyomást kapj. Használhat kisebb antennát is, de az adott frekvencián fogható energia / jel mennyisége csökken.
-
Távol infravörös (300GHz - 214THz). 300 GHz-en a hullámok elég kicsiek lesznek, így minden energiájukat el lehet juttatni egy bizonyos, elég nagy molekulához - nevezetesen a H2O-hoz. De az energiamennyiség túl alacsony ahhoz, hogy bármi érdekesebb dolgot meg lehessen tenni, mint forgatni vagy hőt termelni ezekben a molekulákban. A légkörünk víztartalma néhány THz elektromágneses hullámhoz olyan erősen elnyeli a 300 GHz-et, hogy légkörünk gyakorlatilag átlátszatlanná válik. Ezért a rádió 300 GHz-en végződik - még a légkör sem átlátszó, és sötét marad, amíg sokkal magasabb frekvenciákba nem jut.
-
Infravörös (214THz - 400THz) Ez ahol a dolgok érdekessé válnak. Ennél a méretnél a molekuláris rezgés ekkora frekvenciájú elektromágneses sugárzást bocsát ki, és fordítva, ennek az elektromágneses sugárzásnak a frekvenciája elegendő energiát tartalmaz egy elég kicsi fotonba ahhoz, hogy a molekulákat vibrálni tudja. És elég kicsi is lett ahhoz, hogy a vízmolekulák közötti rések közé szoruljon, így miközben még felszívódik, nagy része képes átvészelni, és a légkör ismét átlátszóvá válik. Emlékszel a színhőmérsékletre? Mivel a molekuláris rezgés a hő egyik elsődleges összetevője, itt az anyag sugárzása sokkal értelmesebbé válik, mivel egy meleg test SOK infrát sugároz.
I befejezem a listát, mert most valami különleges dologba keveredünk.
4. Világítson az éjszakára (a medúzaival)
Látható fény (400THz - 790THz). Annak ellenére, amit korábban mondtam, a fény valójában különleges. Eddig, még infravörös állapotban is, láthatjuk, hogy a hullámok csak vékonyabbak és kölcsönhatásba lépnek az anyaggal elsősorban a méretváltozás miatt, és láthatjuk, hogy ez csak a rádióspektrum folytatása.
A fénnyel valami egészen újat kapunk. A hullámok természetesen még mindig kisebbek, de annyi energia van most egy fotonba csomagolva, hogy valami csodálatos lehet - gerjesztheti a molekulák felszíni elektronjait. Ez a gerjesztés számszerűsített - vannak olyan specifikus energiaszintek, amelyekre az elektron képes gerjeszteni. Ez az éles diszkontinuitás azt jelenti, hogy csak bizonyos elektromágneses hullámhosszak gerjeszthetik, és miután felkeltik, csak kvantált mennyiségben képes felszabadítani ezt az energiát is. Ez azt jelenti, hogy az anyag hirtelen kölcsönhatásba lép az elektromágneses hullámokkal ezen energiasávok alapján, és szelektíven kölcsönhatásba lép a hullámokkal, és ami a legfontosabb: felvehet egy hullámot gerjesztett elektron formájában, és új (vagy több) hasonló elektromágneses hullámot bocsát ki. nagyságrendű, de alacsonyabb frekvenciájú. Ez lehetővé teszi bármilyen anyag energiasávjának természetének meghatározását, és ezt színként érzékeljük. És az elektromágneses hullámok már nem lépnek kölcsönhatásba, elnyelik vagy visszaverődnek, hanem újból kibocsájtják és modulálják maguktól az anyagtól függően.
Sokkal több információ gazdag. Ehhez rádióhullámokkal passzív eszközöket kell építeni, amelyeket kizárólag rádióhullámok működtetnek, és új hullámokat kell továbbítani különböző frekvenciákon. Ez megtehető, de nagy teljesítményű radart igényel, és nagy. A fény ezt maga az anyaggal teszi. A látható tartomány nem véletlen vagy önkényes, látjuk azt a tartományt, amelyet csinálunk, mert ez az a tartomány, amely elektromágneses hullámok gerjesztik a molekuláris felszíni elektronokat.
Ha az idegen élet olyan környezetben fejlődött, ahol rendelkezésre áll a teljes spektrum, akkor a látás hasznos lenne, ha hozzánk nagyon hasonló tartományban „látnák”. Van olyan élet a földön, amely részt vesz egyáltalán fény nélküli környezetben, és nagy része fejlesztette azt a képességet, hogy annak hiányában önmagában is fényt bocsásson ki. Nem lehet környezetvédelmi szempontból, mivel nincs fény. A fizika teszi a fényt mássá és egyetemesé is.
5. Ez meghaladja a 9000-et
A látható fény felett az energiaszint veszélyesen magas lesz. Látásunk a káros fényre való áttéréssel ér véget. Az ultraibolya olyan kicsi és energikus hullámokból áll, hogy már nem izgatják az elektronokat - teljesen el tudják tépni őket. Vagy gerjeszthet mélyebb vegyértékű elektronokat az atomok külső oldalán. A vegyértéket és a molekuláris kötéseket a vegyérték elektronok okozzák, amelyek gerjesztése kölcsönhatásokat okozhat a kémiai tartományban. Az anyag elektromágneses hullámok által kémiailag megváltoztatható.
A röntgensugarakat tovább megkülönbözteti az a képesség, hogy az elektronokat még a vegyértékes elektronoknál, a mag atomi elektronjainál is mélyebben gerjeszthetik vagy leadhatják. Ez az anyag ionizálódását okozza, és ezt ionizáló sugárzásnak nevezzük.
Végül elérjük a gammasugarakat. A gammasugarakat továbbra is megkülönböztetik az a képesség, hogy gerjesztik, sőt ki is bocsátják a atommagokat . A gammasugarak olyan erősek, mint amelyek destabilizálhatják az atomokat, és új izotópokká vagy akár más elemekké alakíthatják őket. Ezen a ponton az anyag a legkisebb egységekre bontható, és nem képes ellenállni az ekkora elektromágneses hullámoknak. A halálcsillag lézere szinte minden bizonnyal nagyrészt gammasugár volt, mivel Ackbar admirális kimondja az igazságot - hogy nem képesek visszaverni az ekkora tűzhatalmat. Semmi sem képes visszataszítani a gammasugarakat. Vagy akár ellenállni nekik.
De a spektrum még mindig magasabb. A végére értünk, az utolsó megkülönböztetés. Nagy energiájú gammasugarak. Ezek olyan fotonok, amelyek annyira észbontóan energikusak, hogy részecske-antirészecske párokat hozhatnak létre. Amikor a hullám olyan erős, hogy anyagot hozhat létre, több energia csak több anyagot hoz létre. Ezzel meg kell különböztetni a hatásokat.
Tehát ez történik, ha növeli a rádióhullámok frekvenciáját. Remélem, hogy ez válaszol a kérdésére - vagy még jobb, új kérdéseket adott Önnek, amelyekre válaszokat találhat!