Dažnių spektras yra mokslinis metodas, leidžiantis nubraižyti ir klasifikuoti elektromagnetines bangas, atsirandančias erdvėje ir kasdienėje aplinkoje. Tiesą sakant, įvairių perdavimų dažnio skaičiavimas gali būti sudėtingas mokslas ir paprastai apima intensyvias formules ir matavimo įrangą. Tačiau pats spektras yra gana paprastas. Viskas, kas išskiria energiją, daro tai tam tikru dažniu. Vieni iš labiausiai paplitusių yra šviesos, garso, televizijos ir radijo transliacijos; Taip pat yra rentgeno, mikrobangų krosnelės ir infraraudonųjų spindulių signalai. Dažnių spektras yra tai, kaip šie ir kiti spinduliai yra brėžiami ir klasifikuojami, o atskiri ir unikalūs kiekvieno elemento elementai paprastai pateikiami pagal spinduliuojamos energijos kiekį, kurį kiekvienas sukuria per sekundę.
Dažnio supratimas apskritai
Dažnis plačiai apibrėžiamas kaip pilnų elektromagnetinės energijos bangų ciklų, vykstančių kiekvieną sekundę, skaičius. Vienam ciklui apibūdinti naudojamas tarptautinis matavimo vienetas yra 1 hercas (Hz). Kadangi kiekviena elektromagnetinio spektro dalis turi signalinį dažnio parašą, ją galima identifikuoti naudojant spektro analizatorių, galintį tiksliai išmatuoti konkretaus stebimo elektromagnetinio reiškinio bangų ciklus per sekundę.
Šie skaičiai tikrai svarbūs dėl kelių skirtingų priežasčių. Fizikai dažnai praleidžia daug laiko kurdami skirtingų dažnių spektrą, kad suprastų, kaip šios bangos sąveikauja su medžiaga, taip pat kad nustatytų tokius dalykus kaip išorinės garso ir šviesos bangų ribos. Jie taip pat svarbūs dėl sveikatos; tyrėjai turi žinoti, kokio lygio daiktus, pavyzdžiui, rentgeno ir mikrobangų technologijas, saugu naudoti namuose ir medicinos įstaigose. Transliuojant spektras nustato, kurie dažniai yra labiausiai apgyvendinti, taigi labiausiai linkę į trikdžius ir transliavimo sunkumus.
Elektromagnetinės energijos braižymas
Kiekviena iš įvairių elektromagnetinės energijos formų spektre užima tam tikrą vietą. Elektromagnetinis kontinuumas, išreikštas kiekvieno atskiro segmento skleidžiamos spinduliuotės dažniu arba intensyvumu, svyruoja nuo 106 Hz iki 1025 Hz. Radijo bangos užima žemesnę spektro dalį, o radioaktyvieji gama spinduliai užima aukščiausią galą. Elektromagnetinio spektro apimamas dažnių diapazonas yra didžiulis. Radijo perdavimo ir matomos šviesos generuojami dažniai skiriasi milijono milijardų dydžiu.
Šviesa ir garsas
Kalbant apie šviesą ir garsą, skleidžiamų dažnių lygiai didžiąja dalimi yra atsakingi už tai, kaip žmonės suvokia perduodamą spalvą ar garsą. Kad šviesa atrodytų kaip atskira spalva, ji turi skleisti energiją elektromagnetiniame diapazone, susijusiame su ta spalva. Vienas iš paprasčiausių būdų tai parodyti yra prizme ar kitu nuožulniu kristalu. Saulės šviesoje saulės energija perduodama skirtingai dėl skirtingų lūžių, todėl atrodo, kad šviečia skirtingos spalvos. Tiesą sakant, šviesa yra tokia pati, kad ir kaip ji atrodytų, tačiau lūžis keičia elektromagnetinę energiją, todėl atsiranda spalva.
Garso bangos veikia panašiai. Įvairios muzikinės natos gali panaudoti skirtingas energijas, todėl gali atrodyti, kad jos turi skirtingas savybes tiems, kurie klausosi. Menininkai dažnai tai naudoja, kad akustinės kompiliacijos būtų įdomesnės. Tyčinis garsų maišymas visame spektre dažnai žinomas kaip „baltasis triukšmas“ – technika, kartais naudojama siekiant pagerinti miegą.
Specialios pastabos transliuotojams
Radijo, televizijos ir kitų transliacijų dažnių spektras toliau skirstomas į dažnių diapazonus arba „juostos“ – tiek trukdžiams sumažinti, tiek pralaidumui dalytis keliems vartotojams. Daugumą jų reguliuoja įvairios institucijos. Pavyzdžiui, Tarptautinės telekomunikacijų sąjungos susitarimas paskiria tam tikrus radijo perdavimo dažnių diapazonus, kad būtų kuo mažiau trukdžių trumpųjų bangų radijo spektre. Aukšto dažnio juostos yra paskirstytos tarptautiniams trumpųjų bangų transliuotojams, radijo mėgėjams ir jūrų radijo ryšiams.
Siekdamos užtikrinti patikimą, be trikdžių radijo perdavimą, vietinės vyriausybinės agentūros dažnai reguliuoja tam tikrus spektro aspektus ar dalis. Jungtinėse Amerikos Valstijose Federalinė ryšių komisija (FCC) paskirsto dažnių juostas įmonėms, plačiajai visuomenei ir radijo mėgėjams, kad apribotų bet kokius galimus tarpjuosčių trikdžius. Kiekviena juosta yra priskirta tam tikram dažnių diapazonui, o šis dažnių spektras yra rezervuotas kiekvienai iš įvairių vartotojų specifinių grupių.