كيف تعمل موجات الراديو؟

يتكون الإشعاع الكهرومغناطيسي أو الكهرومغناطيسي من مجال مغناطيسي ومجال كهربائي. تنتقل هذه الحقول في موجات متعامدة مع بعضها البعض ويمكن تصنيفها بناءً على طولها الموجي ، وهو المسافة بين قمتي موجتين. نوع الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو الطول الموجي الأطول هو موجات الراديو. عندما تتسارع الجسيمات أو تغير سرعتها أو اتجاهها ، فإنها تطلق إشعاع كهرومغناطيسي على طول الطيف ، بما في ذلك موجات الراديو ذات الطول الموجي الطويل. هناك خمس طرق عامة لحدوث ذلك.

الجسم الأسود هو جسم يمتص الإشعاع ثم يعيد إرساله. عندما يتم تسخين جسم ما ، تتحرك ذراته وجزيئاته ، مما يتسبب في إطلاق إشعاع كهرومغناطيسي ، ويبلغ ذروته عند نقطة مختلفة على طول الطيف الكهرومغناطيسي ، اعتمادًا على درجة الحرارة. على سبيل المثال ، ستشعر قطعة المعدن المسخنة بالدفء أو الأشعة تحت الحمراء أولاً ، ثم تتوهج عند دخولها جزء الضوء المرئي من الطيف. في درجات حرارة منخفضة للغاية ، ينبعث الإشعاع عند أطوال موجات الراديو.

عندما يتم إزاحة أو تجريد الإلكترونات في ذرات الغاز ، فإنها تتأين. هذا ، مثل إشعاع الجسم الأسود ، هو شكل آخر من أشكال الانبعاث الحراري. يؤدي هذا إلى تحرك الجسيمات المشحونة في الغاز المتأين ، مما يؤدي إلى تسريع الإلكترونات. تطلق الجسيمات المتسارعة إشعاعًا كهرومغناطيسيًا ، وتطلقه بعض السحب الغازية عند أطوال موجات الراديو ، مثل المناطق القريبة من تشكل النجوم ، أو نوى المجرة النشطة. ويشار إلى هذا أيضًا باسم الانبعاث "المجاني" و "bremsstrahlung".

النوع الثالث من الانبعاث الحراري هو انبعاث الخط الطيفي. عندما تتحول الإلكترونات في الذرات من مستويات طاقة عالية إلى منخفضة ، يتم إطلاق الفوتون - وحدة طاقة عديمة الكتلة يمكن اعتبارها مكافئة لموجة. يمتلك الفوتون نفس طاقة الفرق بين المستويات المرتفعة والمنخفضة التي ينتقل منها الانتخاب وإليهما. في بعض الذرات ، مثل الهيدروجين ، تنبعث الفوتونات في المنطقة الراديوية من الطيف الكهرومغناطيسي - 21 سم ، في حالة الهيدروجين.

هذا شكل غير حراري للانبعاثات. يحدث انبعاث السنكروترون عندما يتم تسريع الجسيمات بواسطة مجال مغناطيسي. عادة ، يتم شحن الإلكترون ، لأنه يحتوي على كتلة أقل من البروتونات وبالتالي يتسارع بسهولة أكبر. هذا يجعله يستجيب بشكل أسرع للمجالات المغناطيسية. يدور الإلكترون حول المجال المغناطيسي ، ويعطي الطاقة كما يفعل. كلما قلت الطاقة المتبقية ، كلما اتسعت الدائرة حول الحقل وزاد الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ينبعث منه ، بما في ذلك أطوال موجات الراديو.

الدعامات هي نوع آخر من الإشعاع غير الحراري. كلمة "maser" هي في الواقع اختصار لتضخيم الميكروويف عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع. إنه مشابه لليزر ، إلا أنه يتم تضخيم الإشعاع بطول موجي أطول. يتشكل مازر عندما يتم تنشيط مجموعة من الجزيئات ، ثم تتعرض لتردد معين من الإشعاع. هذا يجعلهم يصدرون فوتونات راديو. إذا أعاد مصدر الطاقة تنشيط الجزيئات ، فإن هذا يعيد ضبط العملية ، وينبعث مازر مرة أخرى.