คลื่นวิทยุ - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู 23
เล่มที่ ๒๓
เรื่องที่ ๑ ภูมิปัญญาไทย
เรื่องที่ ๒ วัฒนธรรมทางละครไทย (ละครรำ)
เรื่องที่ ๓ การละเล่นพื้นเมือง
เรื่องที่ ๔ ประวัติศาสตร์เศรษฐกิจไทย
เรื่องที่ ๕ ชาติพันธุ์
เรื่องที่ ๖ เฟิร์นไทย
เรื่องที่ ๗ ไม้ในวรรณคดีไทย (ตอน ๑)
เรื่องที่ ๘ การทำงานใต้น้ำ
เรื่องที่ ๙ ระบบวิทยุ
เรื่องที่ ๑๐ การผลิตเบียร์
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๒๓ / เรื่องที่ ๙ ระบบวิทยุ / คลื่นวิทยุ

 คลื่นวิทยุ
คลื่นวิทยุ

เครื่องส่งวิทยุจะแปลงสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยใช้ไมโครโฟน และแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุ โดยใช้เสาอากาศเป็นตัวแพร่กระจาย คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ไม่เกิน ๓๐๐ กิกะเฮิรตซ์ (หนึ่งกิกะเฮิรตซ์เท่ากับหนึ่งพันล้านรอบต่อวินาที) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่านี้จะเป็น คลื่นอินฟาเรด คลื่นแสง คลื่นอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก และคุณสมบัติทางไฟฟ้าพร้อมๆ กันการแผ่กระจายของคลื่นก็คล้ายกับการแผ่กระจายของคลื่นน้ำบนผิวน้ำ ขณะ เมื่อมีวัตถุตกกระทบผิวน้ำนั้น

เมื่อสัญญาณไฟฟ้าส่งผ่านเสาอากาศ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่กระจายออกไป ในทางตรงข้าม ถ้าหากเรานำเสาอากาศไปไว้ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ก็จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลในเสาอากาศนั้นได้ ดังนั้น เครื่องรับวิทยุจึงมีเสาอากาศ ซึ่ง ทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสัญญาณ ไฟฟ้า สัญญาณไฟฟ้านี้มักจะมีความแรงที่ต่ำมาก ต้องขยายให้มีความแรงมากขึ้น แล้วจึงถูกนำไปขับตัวลำโพง ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าเป็นคลื่นเสียง ให้ผู้รับฟังได้ยิน

ภาพแสดงคลื่นเคลื่อนที่ไปทางขวาตามแกน x เมื่อเวลาเปลี่ยนไป
ภาพแสดงคลื่นเคลื่อนที่ไปทางขวาตามแกน x เมื่อเวลาเปลี่ยนไป  

การแผ่กระจายของคลื่นวิทยุมีหลายลักษณะ ขึ้นอยู่กับความถี่ของคลื่น ลักษณะที่สำคัญมีสาม แบบ คือ

แบบที่หนึ่ง คลื่นจะแผ่กระจายขนานไปกับพื้นผิวโลก (ground-wavepropagation) สามารถเดินทางไปในระยะไกลได้ คลื่นที่แผ่กระจาย แบบนี้จะเป็นคลื่นที่มีความถี่ไม่เกินประมาณ ๒ เมกะเฮิรตซ์ (หนึ่งเมกะเฮิรตซ์เท่ากับหนึ่งล้าน เฮิรตซ์) ดังเช่น คลื่นวิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็ม

การแผ่กระจายแบบที่สองจะเป็นการสะท้อนจากชั้นบรรยากาศ เรียกว่า แผ่กระจาย โดยคลื่นฟ้า (sky-wave propagation) การสะท้อนคลื่นเป็นคุณสมบัติของชั้นบรรยากาศ ความถี่ที่ชั้นบรรยากาศสะท้อนลงมา อยู่ในช่วงประมาณ ๒ เมกะเฮิรตซ์ ถึงประมาณ ๓๐ เมกะเฮิรตซ์ อนึ่งการสะท้อนคลื่นของชั้นบรรยากาศ ในตอนกลางวัน และกลางคืน อาจแตกต่างกันบ้าง บางความถี่จะสะท้อนเฉพาะกลางคืน คุณสมบัติของการสะท้อนคลื่น จะแปรเปลี่ยนตามปริมาณประจุ ที่เกิดขึ้น (ionization) ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งขึ้น อยู่กับพลังจากแสงอาทิตย์เป็นหลัก ในบางครั้งที่ มีพายุพลังอาทิตย์ (solar wind) คุณสมบัติของ ชั้นบรรยากาศก็จะเปลี่ยนแปลงไปได้มากวิทยุ สมัครเล่นและวิทยุกระจายเสียงข้ามประเทศ คลื่นสั้น (short wave) จะใช้ความถี่ในย่านนี้ ทำให้ ผู้รับที่อยู่ห่างไกลสามารถรับฟังได้ เพราะมีการ สะท้อนคลื่นโดยชั้นบรรยากาศหนึ่งครั้งหรือ มากกว่าหนึ่งครั้งก็ได้

การแผ่กระจายคลื่นแบบที่สาม จะเป็นการแผ่กระจายโดยตรงเรียกว่า การแผ่กระจายในแนวสายตา (line-of-sight propagation) กล่าวคือ จุดที่รับคลื่นได้คือ จุดที่มองเห็นได้จากเสาอากาศ ของเครื่องส่ง การกระจายคลื่นแบบนี้จะไม่ สามารถรับจากจุดบนพื้นโลกที่มีระยะทางไกล เนื่องจากความโค้งของพื้นผิวโลกบังเอาไว้

หลักการทำงานของเครื่องส่งและรับวิทยุ
หลักการทำงานของเครื่องส่งและรับวิทยุ

นอกจากนี้ ความชื้นในอากาศ และชั้นบรรยากาศ สามารถดูดซึมพลังงานของคลื่นวิทยุได้ บางความถี่จะถูกดูดซึมมากกว่าความถี่อื่นๆ ดังนั้น เมื่อลักษณะอากาศเปลี่ยนไป คุณภาพการรับสัญญาณวิทยุ ก็อาจจะแตกต่างกันไปด้วย


คลื่นกระจายไปตามพื้นโลก (ground-wave propagation) เหมาะกับความถี่ต่ำกว่า ๒ เมกะเฮิตซ์

การนำระบบวิทยุมาใช้งาน จึงต้องคำนึงถึงความถี่ให้เหมาะสม ดังเช่น การติดต่อกับดาวเทียม หรือยานอวกาศ จำเป็นต้องใช้ความถี่ ที่สามารถทะลุชั้นบรรยากาศได้

แถบความถี่ต่างๆ ของคลื่นวิทยุ มีชื่อเรียก และมีคุณสมบัติต่างกัน


คลื่นสะท้อนโดยชั้นบรรยากาศ (sky-wave propation) เหมาะกับความถี่ระหว่าง ๒ เมกะเฮิรตซ์ กับ ๓๐ เมกะเฮิรตซ์
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป