Bagaimana Gelombang Radio Bekerja?

EM atau radiasi elektromagnetik terdiri dari medan magnet dan medan listrik. Medan-medan ini merambat dalam gelombang yang saling tegak lurus dan dapat diklasifikasikan berdasarkan panjang gelombangnya, yaitu jarak antara puncak dua gelombang. Jenis radiasi EM dengan panjang gelombang terpanjang adalah gelombang radio. Ketika partikel mempercepat, atau mengubah kecepatan atau arah, mereka mengeluarkan radiasi EM di sepanjang spektrum, termasuk gelombang radio panjang gelombang panjang. Ada lima cara umum hal ini terjadi.

Benda hitam adalah benda yang menyerap, kemudian memancarkan kembali, radiasi. Ketika sebuah benda dipanaskan, atom dan molekulnya bergerak, yang menyebabkan pelepasan radiasi EM, memuncak pada titik yang berbeda di sepanjang spektrum EM, tergantung pada suhu. Misalnya, sepotong logam yang dipanaskan pertama-tama akan terasa hangat atau inframerah, kemudian bersinar saat memasuki bagian spektrum cahaya tampak. Pada suhu yang jauh lebih rendah, radiasi pada panjang gelombang radio dipancarkan.

Ketika elektron dalam atom gas menjadi copot atau terkelupas, mereka terionisasi. Ini, seperti radiasi benda hitam, adalah bentuk lain dari emisi termal. Hal ini menyebabkan partikel bermuatan bergerak dalam gas terionisasi, yang mempercepat elektron. Partikel yang dipercepat melepaskan radiasi EM, dan beberapa awan gas melepaskannya pada panjang gelombang radio, seperti dekat dengan daerah pembentuk bintang, atau inti galaksi aktif. Ini juga disebut sebagai emisi "bebas-bebas" dan "bremsstrahlung."

Jenis emisi termal ketiga adalah emisi garis spektral. Ketika elektron dalam atom berubah dari tingkat energi tinggi ke rendah, sebuah foton - unit energi tak bermassa yang dapat dianggap setara dengan gelombang - dilepaskan. Foton memiliki energi yang sama dengan perbedaan antara tingkat tinggi dan rendah yang bergerak dari dan ke pemilihan. Dalam beberapa atom, seperti hidrogen, foton dipancarkan di wilayah radio spektrum EM -- 21 sentimeter, dalam kasus hidrogen.

Ini adalah bentuk emisi non-termal. Emisi sinkrotron terjadi ketika partikel dipercepat oleh medan magnet. Biasanya, sebuah elektron bermuatan, karena memiliki massa yang lebih kecil daripada proton dan karenanya berakselerasi lebih mudah. Ini membuatnya lebih mudah merespons medan magnet. Elektron berputar di sekitar medan magnet, mengeluarkan energi seperti itu. Semakin sedikit energi yang tersisa, semakin lebar lingkaran di sekitar medan dan semakin panjang panjang gelombang radiasi EM yang dipancarkannya, termasuk panjang gelombang radio.

Maser adalah jenis lain dari radiasi non-termal. Kata "maser" sebenarnya merupakan akronim dari Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Ini mirip dengan laser, kecuali bahwa maser adalah radiasi yang diperkuat pada panjang gelombang yang lebih panjang. Maser terbentuk ketika sekelompok molekul diberi energi, dan kemudian terkena frekuensi radiasi tertentu. Hal ini menyebabkan mereka memancarkan foton radio. Jika sumber energi memberi energi kembali pada molekul, ini me-reset proses, dan maser dipancarkan lagi.