Frekvenčni spekter je znanstvena metoda za risanje in razvrščanje elektromagnetnih valov, kot se pojavljajo v vesolju in v vsakdanjem okolju. Pravzaprav je izračun frekvence različnih prenosov lahko zapletena znanost in običajno vključuje intenzivne formule in merilno opremo. Kot koncept pa je sam spekter razmeroma preprost. Vse, kar oddaja energijo, to počne na določeni frekvenci. Svetlobni, zvočni, televizijski in radijski prenosi so nekateri najpogostejši; Vključeni so tudi rentgenski žarki, mikrovalovne pečice in infrardeči signali. Frekvenčni spekter je način, kako so te in druge emisije izrisane in razvrščene, diskretni in edinstveni elementi vsakega pa so običajno predstavljeni s količino sevane energije, ki jo vsak proizvede na sekundo.
Razumevanje frekvence na splošno
Frekvenca je na splošno opredeljena kot število popolnih ciklov valov elektromagnetne energije, ki se zgodijo vsako sekundo. Mednarodna merska enota, ki se uporablja za opis enega cikla, je 1 hertz (Hz). Ker ima vsak del elektromagnetnega spektra signalni frekvenčni podpis, ga je mogoče identificirati s pomočjo spektralnega analizatorja, ki je sposoben natančno izmeriti valovne cikle na sekundo posameznega opazovanega elektromagnetnega pojava.
Te številke so res pomembne iz več različnih razlogov. Fiziki pogosto porabijo veliko časa za risanje spektra različnih frekvenc, da bi razumeli, kako ti valovi medsebojno delujejo s snovjo, ter da bi določili stvari, kot so najbolj zunanje meje za zvočne in svetlobne valove. Pomembne so tudi zaradi zdravstvenih razlogov; Raziskovalci morajo vedeti, katere ravni stvari, kot sta rentgenska in mikrovalovna tehnologija, so varne za uporabo v domovih in zdravstvenih ordinacijah. Pri radiodifuziji spekter določa, katere frekvence so najbolj poseljene in s tem najbolj nagnjene k motnjam in težavam pri oddajanju.
Izris elektromagnetne energije
Vsaka od različnih oblik elektromagnetne energije zaseda določeno mesto v spektru. Elektromagnetni kontinuum, izražen s frekvenco ali intenzivnostjo sevanja, ki ga oddaja vsak ločen segment, se giblje od 106 Hz do 1025 Hz. Radijski valovi zasedajo spodnji del spektra, medtem ko radioaktivni gama žarki zasedajo zgornji del. Frekvenčno območje, ki ga zajema elektromagnetni spekter, je ogromno. Frekvence, ki jih ustvarja radijski prenos, in tiste, ki jih proizvaja vidna svetloba, se razlikujejo za milijon milijard.
Svetloba in zvok
Ko gre za svetlobo in zvok, so ravni oddanih frekvenc v veliki meri odgovorne za to, kako ljudje zaznavajo barvo ali zvok, ki se prenaša. Da bi svetloba izgledala kot posebna barva, mora oddajati energijo znotraj elektromagnetnega območja, povezanega s to barvo. Eden od najlažjih načinov, da to pokažete, je s prizmo ali drugim poševnim kristalom. Na sončni svetlobi se sončna energija različno prenaša skozi različne lome, zaradi česar se zdi, da ven sijejo različne barve. V resnici je svetloba enaka, ne glede na to, kako izgleda, vendar lom spremeni elektromagnetno energijo, kar vodi do barve.
Zvočni valovi delujejo podobno. Različne glasbene note lahko izkoristijo različne energije, zaradi česar se lahko zdi, da imajo različne lastnosti tistim, ki so v dosegu poslušanja. Umetniki to pogosto izkoriščajo, da naredijo akustične kompilacije bolj zanimive. Namerno mešanje zvokov v celotnem spektru je pogosto znano kot “beli šum”, tehnika, ki se včasih uporablja za spodbujanje boljšega spanca.
Posebni premisleki za izdajatelje televizijskega programa
Frekvenčni spekter za radijske, televizijske in druge oddajne prenose je nadalje razvrščen v razpone frekvenc ali “pasove”, tako kot sredstvo za zmanjšanje motenj kot tudi za delitev pasovne širine med več uporabniki. Večino teh urejajo različni organi. Sporazum o mednarodni telekomunikacijski uniji, na primer, dodeljuje določene razpone radijskih oddajnih frekvenc, da se zmanjšajo motnje v kratkovalovnem radijskem spektru. Visokofrekvenčni pasovi so dodeljeni mednarodnim kratkovalovnim izdajateljem televizijskih programov, radijskim amaterjem in morskim radijskim komunikacijam.
Da bi zagotovili zanesljiv radijski prenos brez motenj, domače vladne agencije pogosto urejajo določene vidike ali dele spektra. V Združenih državah Zvezna komisija za komunikacije (FCC) dodeljuje frekvenčne pasove med podjetja, splošno javnost in radioamaterske operaterje, da bi omejila morebitne medpasovne motnje. Vsak pas ima določeno frekvenčno območje in ta frekvenčni spekter je rezerviran za vsako od različnih skupin, specifičnih za uporabnika.