Un spectru de frecvență este o metodă științifică de trasare și clasificare a undelor electromagnetice așa cum apar în spațiu și în mediul de zi cu zi. De fapt, calcularea frecvenței diferitelor transmisii poate fi o știință complexă și, de obicei, implică formule intensive și echipamente de măsurare. Ca concept, totuși, spectrul în sine este relativ simplu. Orice emite energie o face la o anumită frecvență. Transmisiile de lumină, sunet, televiziune și radio sunt unele dintre cele mai comune; Sunt incluse, de asemenea, raze X, cuptoare cu microunde și semnale în infraroșu. Spectrul de frecvență este modul în care acestea și alte emisii sunt reprezentate și clasificate, iar elementele discrete și unice ale fiecăreia sunt de obicei reprezentate de cantitatea de energie radiată pe care fiecare o produce pe secundă.
Înțelegerea frecvenței în general
Frecvența este definită în linii mari ca numărul de cicluri complete de unde de energie electromagnetică care au loc în fiecare secundă. Unitatea de măsură internațională folosită pentru a descrie un ciclu este 1 hertz (Hz). Deoarece fiecare porțiune a spectrului electromagnetic are o semnătură de frecvență indicator, aceasta poate fi identificată prin intermediul unui analizor de spectru care este capabil să măsoare cu precizie ciclurile de undă pe secundă ale fenomenului electromagnetic particular sub observație.
Aceste numere sunt cu adevărat importante din mai multe motive diferite. Fizicienii petrec adesea mult timp trasând spectrul diferitelor frecvențe pentru a înțelege modul în care aceste unde interacționează cu materia, precum și pentru a determina lucruri precum limitele ultraperiferice pentru undele de sunet și lumină. Sunt importante și din motive de sănătate; cercetătorii trebuie să știe ce niveluri de lucruri precum tehnologia cu raze X și cu microunde sunt sigure pentru utilizare în case și cabinete medicale. În difuzare, spectrul identifică care frecvențe sunt cele mai populate și, prin urmare, cele mai predispuse la interferențe și dificultăți de difuzare.
Trasarea energiei electromagnetice
Fiecare dintre formele variate de energie electromagnetică ocupă un loc desemnat pe spectru. Continuul electromagnetic, așa cum este exprimat în termeni de frecvență sau intensitate a radiației emise de fiecare segment distinct, variază de la 106 Hz până la 1025 Hz. Undele radio ocupă partea inferioară a spectrului, în timp ce razele gamma radioactive ocupă partea superioară. Gama de frecvențe cuprinsă de spectrul electromagnetic este imens. Frecvențele generate de transmisiile radio și cele produse de lumina vizibilă variază cu un ordin de mărime de un milion de miliarde.
Lumina si Sunetul
Când vine vorba atât de lumină, cât și de sunet, nivelurile frecvențelor emise sunt în mare parte responsabile de modul în care oamenii percep culoarea sau sunetul transmis. Pentru ca lumina să apară ca o culoare distinctă, trebuie să emită energie în intervalul electromagnetic asociat cu acea culoare. Una dintre cele mai ușoare moduri de a demonstra acest lucru este cu o prismă sau alt cristal teșit. În lumina soarelui, energia solară este transmisă diferit prin diferite refracții, astfel încât diferite culori par să strălucească. În adevăr, lumina este aceeași indiferent de cum arată, dar refracția schimbă energia electromagnetică, ducând la culoare.
Undele sonore funcționează în mod similar. Diferitele note muzicale pot valorifica diferite energii, ceea ce le poate face să pară a avea calități diferite pentru cei care se află în raza de ascultare. Artiștii folosesc adesea acest lucru pentru a face compilațiile acustice mai interesante. Amestecarea intenționată a sunetelor de-a lungul spectrului este adesea cunoscută sub numele de „zgomot alb”, o tehnică folosită uneori pentru a promova un somn mai bun.
Considerații speciale pentru radiodifuzori
Spectrul de frecvențe pentru transmisii radio, televiziune și alte transmisii este clasificat în continuare în intervale de frecvențe sau „benzi”, atât ca mijloc de minimizare a interferențelor, cât și pentru partajarea lățimii de bandă între mai mulți utilizatori. Cele mai multe dintre acestea sunt reglementate de diferite autorități. Acordul privind Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor, de exemplu, alocă anumite game de frecvențe de transmisie radio pentru a minimiza interferența în spectrul de unde scurte. Benzile de înaltă frecvență sunt alocate radiodifuzorilor internaționali cu unde scurte, operatorilor de radio amatori și comunicațiilor radio maritime.
Pentru a asigura transmisii radio fiabile și fără interferențe, agențiile guvernamentale naționale reglementează adesea anumite aspecte sau părți ale spectrului. În Statele Unite, Comisia Federală de Comunicații (FCC) alocă benzile de frecvență între întreprinderi, publicul larg și operatorii de radio amatori, astfel încât să limiteze orice interferență potențială încrucișată. Fiecare bandă este desemnată un interval de frecvență specific, iar acel spectru de frecvență este rezervat pentru fiecare dintre diferitele grupuri specifice utilizatorului.