रेडियो तरंगें एक प्रकार की विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। वे टेलीविजन, सेल फोन और रेडियो जैसी संचार प्रौद्योगिकियों में अपने उपयोग के लिए जाने जाते हैं। ये उपकरण रेडियो तरंगें प्राप्त करते हैं और उन्हें ध्वनि तरंगें बनाने के लिए स्पीकर में यांत्रिक कंपन में परिवर्तित करते हैं।
रेडियो फ्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम विद्युत चुम्बकीय (ईएम) स्पेक्ट्रम का एक अपेक्षाकृत छोटा हिस्सा है। ईएम स्पेक्ट्रम को आमतौर पर घटती तरंग दैर्ध्य और बढ़ती ऊर्जा और आवृत्ति के क्रम में सात क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है।
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सामान्य पदनाम हैं: रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, इन्फ्रारेड (आईआर), दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी (यूवी), एक्स-रे और गामा किरणें।
नासा के अनुसार, ईएम स्पेक्ट्रम में रेडियो तरंगों की तरंग दैर्ध्य सबसे लंबी होती है। इनकी लंबाई लगभग 0.04 इंच (1 मिलीमीटर) से लेकर 62 मील (100 किलोमीटर) तक होती है।
उनकी आवृत्तियाँ भी सबसे कम हैं, लगभग 3,000 चक्र प्रति सेकंड, या 3 किलोहर्ट्ज़ से लेकर लगभग 300 बिलियन हर्ट्ज़, या 300 गीगाहर्ट्ज़ तक।
रेडियो स्पेक्ट्रम एक सीमित संसाधन है और इसकी तुलना अक्सर कृषि भूमि से की जाती है। जिस प्रकार किसानों को सर्वोत्तम फसल प्राप्त करने के लिए अपनी भूमि को व्यवस्थित करने की आवश्यकता होती है मात्रा और विविधता के आधार पर रेडियो स्पेक्ट्रम को उपयोगकर्ताओं के बीच सबसे अधिक विभाजित किया जाना चाहिए कुशल।
ब्राज़ील में, विज्ञान, प्रौद्योगिकी, नवाचार और संचार मंत्रालय रेडियो स्पेक्ट्रम में आवृत्ति आवंटन का प्रबंधन करता है।
स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने 1870 के दशक में विद्युत चुंबकत्व का एक एकीकृत सिद्धांत विकसित किया। उन्होंने रेडियो तरंगों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी।
1886 में, एक जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक हर्ट्ज़ ने रेडियो तरंगों के उत्पादन और स्वागत के लिए मैक्सवेल के सिद्धांतों को लागू किया। हर्ट्ज़ ने सरल घरेलू उपकरणों का उपयोग किया, जिसमें एक इंडक्शन कॉइल और एक लेडेन जार (एक प्रकार का) शामिल था संधारित्र में लहरें पैदा करने के लिए एक कांच का जार होता है जिसके अंदर और बाहर पत्तियों की परतें होती हैं विद्युत चुम्बकीय.
हर्ट्ज़ नियंत्रित रेडियो तरंगें प्रसारित करने और प्राप्त करने वाले पहले व्यक्ति बने। ईएम तरंग की आवृत्ति की इकाई - प्रति सेकंड एक चक्र - को उनके सम्मान में हर्ट्ज़ कहा जाता है।
रेडियो स्पेक्ट्रम को आम तौर पर नौ बैंडों में विभाजित किया जाता है:
| बैंड | आवृति सीमा | तरंग दैर्ध्य रेंज |
| अत्यंत कम आवृत्ति (ईएलएफ) | <3 किलोहर्ट्ज़ | > 100 किमी |
| बहुत कम आवृत्ति (वीएलएफ) | 3 से 30 kHz | 10 से 100 किमी |
| कम आवृत्ति (एलएफ) | 30 से 300 kHz | 1 मीटर से 10 कि.मी |
| औसत आवृत्ति (एमएफ) | 300 किलोहर्ट्ज़ से 3 मेगाहर्ट्ज | 100 मीटर से 1 किमी |
| उच्च आवृत्ति (एचएफ) | 3 से 30 मेगाहर्ट्ज | 10 से 100 मीटर |
| बहुत उच्च आवृत्ति (वीएचएफ) | 30 से 300 मेगाहर्ट्ज | 1 से 10 मी |
| अल्ट्रा हाई फ़्रीक्वेंसी (UHF) | 300MHz से 3GHz | 10 सेमी से 1 मी |
| सुपर हाई फ्रीक्वेंसी (एसएचएफ) | 3 से 30 गीगाहर्ट्ज़ | 1 से 1 सेमी |
| अत्यंत उच्च आवृत्ति (ईएचएफ) | 30 से 300 गीगाहर्ट्ज़ | 1 मिमी से 1 सेमी |
ईएलएफ रेडियो तरंगें सभी रेडियो फ्रीक्वेंसी में सबसे कम हैं। उनकी रेंज लंबी है और वे पनडुब्बियों और खदानों और गुफाओं के अंदर संचार करने के लिए उपयोगी हैं।
स्टैनफोर्ड वीएलएफ समूह के अनुसार, ईएलएफ/वीएलएफ तरंगों का सबसे शक्तिशाली प्राकृतिक स्रोत बिजली है। बिजली से उत्पन्न तरंगें पृथ्वी और आयनमंडल के बीच आगे-पीछे उछल सकती हैं।
एलएफ और एमएफ रेडियो बैंड में समुद्री और विमानन रेडियो, साथ ही एएम (आयाम मॉड्यूलेशन) वाणिज्यिक रेडियो शामिल हैं। AM रेडियो बैंड 535 किलोहर्ट्ज़ और 1.7 मेगाहर्ट्ज़ के बीच हैं।
एएम रेडियो की रेंज लंबी होती है, खासकर रात में जब आयनमंडल तरंगों को पृथ्वी पर वापस लाने में सबसे अच्छा होता है। हालाँकि, यह हस्तक्षेप के अधीन है जो ध्वनि की गुणवत्ता को प्रभावित करता है।
जब कोई सिग्नल आंशिक रूप से अवरुद्ध हो जाता है - उदाहरण के लिए, धातु की दीवारों वाली किसी इमारत, जैसे कि गगनचुंबी इमारत द्वारा - तो ध्वनि की मात्रा कम हो जाती है।
एचएफ, वीएचएफ और यूएचएफ बैंड में एफएम रेडियो, टेलीविजन प्रसारण, सार्वजनिक सेवा रेडियो, सेल फोन और जीपीएस (ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम) शामिल हैं। ये बैंड आमतौर पर वाहक तरंग पर ऑडियो या डेटा सिग्नल को एनकोड या प्रिंट करने के लिए "फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन" (एफएम) का उपयोग करते हैं।
फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन में, सिग्नल का आयाम (अधिकतम रेंज) स्थिर रहता है आवृत्ति ऑडियो सिग्नल के अनुरूप दर और परिमाण पर भिन्न, अधिक या कम होती है आंकड़े।
एफएम के परिणामस्वरूप सिग्नल की गुणवत्ता एएम से बेहतर होती है क्योंकि पर्यावरणीय कारक आवृत्ति को उस तरह से प्रभावित नहीं करते हैं जिस तरह से वे करते हैं। वे आयाम को प्रभावित करते हैं, और जब तक सिग्नल एक सीमा से ऊपर रहता है, तब तक रिसीवर आयाम में भिन्नता को नजरअंदाज कर देता है न्यूनतम। एफएम रेडियो फ्रीक्वेंसी 88 मेगाहर्ट्ज़ और 108 मेगाहर्ट्ज़ के बीच है।
नेशनल एसोसिएशन ऑफ शॉर्टवेव ब्रॉडकास्टर्स (एनएएसबी) के अनुसार, शॉर्टवेव रेडियो एचएफ रेंज में लगभग 1.7 मेगाहर्ट्ज़ से 30 मेगाहर्ट्ज़ तक आवृत्तियों का उपयोग करता है। इस सीमा के भीतर, शॉर्टवेव स्पेक्ट्रम को कई खंडों में विभाजित किया गया है।
NASB के अनुसार, दुनिया भर में सैकड़ों शॉर्टवेव स्टेशन हैं। शॉर्टवेव स्टेशनों को हजारों किलोमीटर तक सुना जा सकता है क्योंकि सिग्नल आयनमंडल से उछलते हैं और अपने मूल स्थान से सैकड़ों या हजारों किलोमीटर दूर तक उछलते हैं।
एसएचएफ और ईएचएफ रेडियो बैंड में उच्चतम आवृत्तियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। उन्हें कभी-कभी माइक्रोवेव बैंड का हिस्सा माना जाता है। हवा में अणु इन आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं, जो उनकी सीमा और अनुप्रयोगों को सीमित करता है।
हालाँकि, उनकी छोटी तरंग दैर्ध्य उपग्रह डिश द्वारा संकेतों को संकीर्ण बीम में निर्देशित करने की अनुमति देती है। यह निश्चित स्थानों के बीच कम दूरी, उच्च-बैंडविड्थ संचार की अनुमति देता है।
एसएचएफ, जो ईएचएफ की तुलना में हवा से कम प्रभावित होता है, का उपयोग वाई-फाई, ब्लूटूथ और वायरलेस यूएसबी (यूनिवर्सल सीरियल बस) जैसे छोटी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।
यह केवल दृष्टि-रेखीय पथों पर ही काम कर सकता है, क्योंकि लहरें कारों, नावों और विमानों जैसी वस्तुओं से टकराती हैं। चूंकि तरंगें वस्तुओं से टकराती हैं, इसलिए एसएचएफ का उपयोग रडार के लिए भी किया जा सकता है।
अंतरिक्ष रेडियो तरंगों के स्रोतों से भरा पड़ा है: ग्रह, तारे, गैस और धूल के बादल, आकाशगंगाएँ, पल्सर और यहाँ तक कि ब्लैक होल भी। इनका अध्ययन करके, खगोलशास्त्री इन ब्रह्मांडीय स्रोतों की गति और रासायनिक संरचना के साथ-साथ उन प्रक्रियाओं के बारे में जान सकते हैं जो इन उत्सर्जन का कारण बनती हैं।
एक रेडियो टेलीस्कोप आकाश को दृश्य प्रकाश की तुलना में बहुत अलग तरीके से "देखता" है। नुकीले तारों को देखने के बजाय, एक रेडियो दूरबीन दूर के पल्सर, तारा बनाने वाले क्षेत्रों और सुपरनोवा अवशेषों को पकड़ता है।
रेडियो दूरबीनें क्वासर का भी पता लगा सकती हैं, जो अर्ध-तारकीय रेडियो स्रोतों का संक्षिप्त रूप है। क्वासर एक अविश्वसनीय रूप से उज्ज्वल गैलेक्टिक नाभिक है जो एक सुपरमैसिव ब्लैक होल द्वारा संचालित होता है।
क्वासर ईएम स्पेक्ट्रम में ऊर्जा विकीर्ण करते हैं, लेकिन नाम इस तथ्य से आता है कि पहचाने जाने वाले पहले क्वासर ज्यादातर रेडियो ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं। क्वासर अत्यधिक ऊर्जावान होते हैं; कुछ संपूर्ण आकाशगंगा की तुलना में 1,000 गुना अधिक ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं।
रेडियो खगोलशास्त्री अक्सर स्पष्ट या उच्च रिज़ॉल्यूशन वाली रेडियो छवि बनाने के लिए कई छोटी दूरबीनों को एक सरणी में जोड़ते हैं।
उदाहरण के लिए, न्यू मैक्सिको में वेरी लार्ज ऐरे (वीएलए) रेडियो टेलीस्कोप में 36 किलोमीटर व्यास वाले विशाल "वाई" पैटर्न में व्यवस्थित 27 एंटेना होते हैं।