اكتشاف موجات الراديو يعتبر أحد الاكتشافات التي أثرت بشكل كبير على البشرية نظرا للتطبيقات الواسعة المرتبطة بهذا الاكتشاف. قام العالم هاينريش هيرتز بالاكتشاف، وحدث ذلك عندما انتقل إلى جامعة كارلسروه التي كانت مجهزة بأفضل معدات المعمل التي تناسب عمله كفيزيائي تجريبي. قرر أن يجري بحثا لإثبات نظرية العالم ماكسويل من خلال التجربة، وخلال هذا السعي تم اكتشاف موجات الراديو.
قصة اكتشاف موجات الراديو
تم اكتشاف موجات الراديو على يد العالم هاينريش هيرتز، الذي كان يعمل على إثبات نظرية العالم ماكسويل بعدما أصبح أستاذا في جامعة كارلسروه. لاحظ هيرتز خلال تجربته إطلاق الشرارة الكهربائية وجود اهتزازات منتظمة في الأسلاك، وبدأ بدراسة سلوك تلك الاهتزازات الغريبة بعد ذلك.
تم ملاحظة أن حركة الاهتزاز تتبادل بين الذهاب والإياب بشكل عالي جدا خلال الثانية الواحدة، وتم تحديد أن هذا النوع من الاهتزازات يحدث نتيجة التسارع والتباطؤ في سرعة الشحنات الكهربائية، ويتم إطلاق موجات كهرومغناطيسية نتيجة لفرضيات النظرية الخاصة بماكسويل، وهذه الموجات تسافر بسرعة الضوء عبر الهواء.
بعد صنعه للمذبذب لمدة حوالي ثلاث سنوات، استمرت تجارب هيرتز في إثبات نظرية ماكسويل، حيث نجح في إنتاج موجات الراديو ووضح خصائصها، وأثبت أنها تنتمي لعائلة الموجات الضوئية التي يطلق عليها الطيف الكهرومغناطيسي. وعلى الرغم من أهمية هذا النوع من الموجات، لم يستطع العالم هرتز رؤية هذه الأهمية، وصرح بخطأ في تقديره لتطبيقات الموجات الراديو أو الموجات اللاسلكية، وربما يعود هذا الخطأ إلى عدم اهتمامه بالجوانب التطبيقية لاكتشافاته الفيزيائية، في حين أن العلماء المختصين بالتطبيقات العملية كغوليوني ماركوني، مخترع جهاز الراديو، تمكنوا من استغلال هذه الموجات بشكل ناجح.
ما هي موجات الراديو؟
الموجات الراديوية تمثل جزءا من الطيف الكهرومغناطيسي، وتوجد في الطيف الأدنى من الترددات، وتعتبر حاملات طاقة. وتنطبق عليها جميع خصائص الموجات الضوئية أو موجات الضوء المرئي، مثل النفاذية والانكسار والتشتت والانعكاس والانتشار، وكذلك السرعة، حيث يتمتع الموجات الراديوية بنفس سرعة الضوء المرئي في الفضاء.
طرق بث موجات الراديو
يتم بث موجات الراديو بواحدة من طريقتين:
-طريقة موجات AM.
-طريقة موجات FM.
ما هي موجات AM
يمكن تسميتها بموجة تعديل السعة، حيث يتم إدخال موجة المعلومات على الموجة الحاملة، وبذلك تعمل على تعديل سعة الموجة الحاملة بشكل تناسبي، أي إذا كانت موجة المعلومات ذات سعة قليلة، فإنها تقلل سعة الموجة الحاملة، والعكس صحيح.
ما هي موجة FM
يمكننا تسمية هذا بموجة تعديل التردد، حيث عندما يتم إدخال موجة المعلومات على الموجة الحاملة، فإن الموجة المعلومات تعدل تردد الموجة الحاملة ويتم ذلك وفقا لسعة الموجة المعلومات.
الفرق بين موجات الراديو AM و FM
دعونا في البداية نتعرف على خصائص موجات البث والتي تتمثل في:
-التردد.
-الاتساع.
-زاوية الطور.
تتم عملية البث في موجتين، حيث تمثل الموجة الأولى المعلومات التي تتم بثها، سواء كان ذلك بالصوت أو الصورة أو أي شيء آخر، وتتميز تلك الموجة بتردد منخفض إلى حد ما وبعرض متغير.
والموجة الثانية هي الموجة الحاملة، وتتميز هذه الموجة بأنها ذات تردد ثابت وعالٍ، كما أنها تتمتع بعرض ثابت، أي أنهاثابتة بشكل عام.
يتم تحميل موجة المعلومات على الموجة الحاملة في علم البث، وتعدل هذه الموجة الحاملة تردد الموجة بشكل معين لتصبح موجة البث FM، أو تعدل سعة الموجة الحاملة لتصبح موجة البث AM.
يختلف نطاق التردد بين الموجتين FM و AM، فنجد أن نطاق التردد لموجات FM يكون قليلاً نسبيًا، حيث تغطي هذه الموجة نطاقًا يتراوح بين 88 إلى 108 ميغاهرتز، بينما تغطي موجات AM نطاق تردد يتراوح بين 535 إلى 1705 كيلوهرتز، وهو أكبر بكثير من النوع الأول.
-تختلف مساحة الاستقبال الخاصة بكل نوع من الموجتين، إذ نجد أن موجات FM تقوم بتغطية مساحات جغرافية محدودة نظرًا لقصر ترددها، بينما موجات AM تعمل على تغطيات مساحات كبيرة حتى أنه للوصول إلى المناطق النائية والبعيدة فإنها تمثل الخيار الأمثل، ولذا فإن هذا النوع من الموجات يعتبر الأكثر استخدامًا في محطات بث الأخبار التي تعمل على تغطيات مساحات كبيرة من العالم.
تختلف تكلفة موجات FM و AM، حيث تتطلب موجات FM استخدام معدات معقدة وبالتالي تكلفة عالية، بينما لا تتطلب موجات AM هذا القدر من التعقيد وبالتالي تتطلب معدات ذات تكلفة منخفضة.
فيما يتعلق بجودة الصوت، يوفر البث بتقنية FM صوتا عالي الجودة وأكثر وضوحا، وذلك لأنه يعتمد على تغيير التردد مما يقلل من تأثره بالضوضاء والتداخل. أما البث بتقنية AM، فهو أكثر تأثرا بالتداخل والضوضاء، مما يجعل جودة الصوت غير مرتفعة.