Frekvencijski spektar je znanstvena metoda crtanja i klasifikacije elektromagnetskih valova kako se javljaju u svemiru iu svakodnevnom okruženju. Zapravo, izračunavanje frekvencije različitih prijenosa može biti složena znanost i obično uključuje intenzivne formule i mjernu opremu. Međutim, kao koncept, sam spektar je relativno jednostavan. Sve što daje energiju čini to na određenoj frekvenciji. Prijenosi svjetla, zvuka, televizije i radija neki su od najčešćih; X-zrake, mikrovalne pećnice i infracrveni signali su također uključeni. Frekvencijski spektar je način na koji se te i druge emisije ucrtavaju i klasificiraju, a diskretni i jedinstveni elementi svake od njih obično su predstavljeni količinom zračenja energije koju svaki proizvodi u sekundi.
Općenito razumijevanje frekvencije
Frekvencija je široko definirana kao broj potpunih ciklusa elektromagnetske energije koji se događaju svake sekunde. Međunarodna mjerna jedinica koja se koristi za opisivanje jednog ciklusa je 1 herc (Hz). Budući da svaki dio elektromagnetskog spektra ima signalni frekvencijski potpis, može se identificirati pomoću analizatora spektra koji je sposoban točno izmjeriti valne cikluse u sekundi određenog elektromagnetskog fenomena koji se promatra.
Ovi su brojevi doista važni iz nekoliko različitih razloga. Fizičari često provode puno vremena crtajući spektar različitih frekvencija kako bi razumjeli kako ti valovi međusobno djeluju s materijom, kao i kako bi odredili stvari poput krajnjih granica za zvučne i svjetlosne valove. Važni su i iz zdravstvenih razloga; istraživači moraju znati koje su razine stvari poput rendgenske i mikrovalne tehnologije sigurne za korištenje u domovima i medicinskim uredima. U radiodifuziji, spektar identificira koje su frekvencije najnaseljenije, a time i najsklonije smetnjama i poteškoćama u emitiranju.
Ucrtavanje elektromagnetske energije
Svaki od različitih oblika elektromagnetske energije zauzima određeno mjesto u spektru. Elektromagnetski kontinuum, izražen u terminima frekvencije ili intenziteta zračenja koje emitira svaki pojedinačni segment, kreće se od 106 Hz do 1025 Hz. Radio valovi zauzimaju donji dio spektra, dok radioaktivne gama zrake zauzimaju gornji dio. Frekvencijski raspon obuhvaćen elektromagnetskim spektrom je ogroman. Frekvencije koje generiraju radijski prijenosi i one koje proizvodi vidljiva svjetlost variraju za red veličine od milijun milijardi.
Svjetlo i Zvuk
Kada je riječ i o svjetlu i o zvuku, razine emitiranih frekvencija uvelike su odgovorne za to kako ljudi percipiraju boju ili zvuk koji se prenosi. Da bi se svjetlost pojavila kao posebna boja, mora emitirati energiju unutar elektromagnetskog raspona povezanog s tom bojom. Jedan od najjednostavnijih načina da se to pokaže je prizmom ili drugim zakošenim kristalom. Na sunčevoj svjetlosti, sunčeva se energija različito prenosi kroz različite lomove, što rezultira različitim bojama kao da sijaju. U stvari, svjetlost je ista bez obzira kako izgleda, ali lom mijenja elektromagnetsku energiju, što dovodi do boje.
Zvučni valovi djeluju slično. Različite glazbene note mogu iskoristiti različite energije, što može učiniti da se čini da imaju različite kvalitete onima koji su u dometu slušanja. Umjetnici to često koriste kako bi akustične kompilacije bile zanimljivije. Namjerno miješanje zvukova u cijelom spektru često je poznato kao “bijeli šum”, tehnika koja se ponekad koristi za promicanje boljeg sna.
Posebna razmatranja za televizijske kuće
Frekvencijski spektar za radio, televiziju i druge emitirane prijenose dalje je klasificiran u raspone frekvencija ili “opsega”, kako kao sredstvo za minimiziranje smetnji, tako i za dijeljenje širine pojasa među više korisnika. Većinu njih reguliraju različita tijela. Sporazum Međunarodne telekomunikacijske unije, na primjer, dodjeljuje određene raspone frekvencija radio prijenosa kako bi se smanjile smetnje u kratkovalnom radio spektru. Visokofrekvencijski pojasevi dodijeljeni su međunarodnim kratkovalnim nakladnicima, radioamaterskim operaterima i morskim radio komunikacijama.
Kako bi se osigurao pouzdan radijski prijenos bez smetnji, domaće vladine agencije često reguliraju određene aspekte ili dijelove spektra. U Sjedinjenim Državama, Federalna komisija za komunikacije (FCC) dodjeljuje frekvencijske pojaseve između poduzeća, javnosti i radio-amaterskih operatera kako bi ograničila bilo kakve potencijalne smetnje u različitim pojasevima. Svaki pojas je označen posebnim frekvencijskim rasponom, a taj je frekvencijski spektar rezerviran za svaku od različitih grupa specifičnih za korisnika.