تایمست مجله تکنولوژی
آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چرا امواج رادیویی می‌توانند به راحتی از دیوارها عبور کنند، در حالی که نور مرئی نمی‌تواند؟ این پدیده جالب ریشه در فیزیک امواج الکترومغناطیسی و مواد تشکیل‌دهنده دیوارها دارد. درک این موضوع می‌تواند اطلاعاتی مفید درباره فناوری‌هایی مانند رادیو، وای‌فای و تلفن‌های همراه به ما بدهد. بیایید به بررسی علمی این موضوع بپردازیم.
ماهیت امواج رادیویی
امواج رادیویی نوعی موج الکترومغناطیسی مانند نور مرئی، پرتوهای ایکس و امواج مایکروویو هستند. اما یک تفاوت مهم بین امواج رادیویی و دیگر امواج وجود دارد: طول موج آن‌ها. امواج رادیویی طول موج بسیار بیشتری نسبت به نور مرئی دارند. در حالی که طول موج نور مرئی در حد نانومتر است، طول موج امواج رادیویی بسته به فرکانس آن‌ها می‌تواند از میلی‌متر تا کیلومتر متغیر باشد.
تأثیر طول موج بر تعامل با مواد
وقتی امواج الکترومغناطیسی به یک جسم برخورد می‌کنند، نحوه تعامل آن‌ها به اندازه موج نسبت به ساختار اتمی ماده بستگی دارد:
- طول موج‌های بلندتر: امواج رادیویی با طول موج بلند، به راحتی با اتم‌ها و مولکول‌های متراکم مواد جامد مانند دیوارها تعامل نمی‌کنند. این امواج تمایل دارند که اطراف موانع خم شوند یا بدون از دست دادن انرژی زیاد از آن‌ها عبور کنند.
- طول موج‌های کوتاه‌تر: نور مرئی طول موج کوتاهی داشته و در مقیاسی مشابه با اندازه اتم‌ها و مولکول‌ها قرار می‌گیرد. هنگامی که نور مرئی به دیوار برخورد می‌کند، جذب یا بازتاب شده و نمی‌تواند از آن عبور کند.
نقش ویژگی‌های مواد در عبور امواج از دیوار
ترکیب دیوار نیز نقش مهمی در عبور امواج از آن دارد. بیشتر دیوارها از موادی مانند بتن، آجر یا گچ ساخته شده‌اند که رسانای ضعیفی برای الکتریسیته هستند. این مواد امواج رادیویی را به اندازه فلزات جذب یا بازتاب نمی‌کنند و به جای آن، اجازه می‌دهند امواج با کمی کاهش قدرت از آن‌ها عبور کنند.
با این حال، برخی مواد مانند فلزات می‌توانند امواج رادیویی را مسدود یا بازتاب کنند. فلزات دارای الکترون‌های آزادی هستند که با میدان‌های الکترومغناطیسی امواج تعامل کرده و آن‌ها را جذب یا متوقف می‌کنند.
فرکانس و انرژی امواج
امواج رادیویی فرکانس پایین‌تر و انرژی کمتری نسبت به نور مرئی یا امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالاتر مانند پرتوهای ایکس دارند. این انرژی پایین باعث می‌شود که امواج رادیویی بدون اینکه به راحتی جذب شوند، از مواد عبور کنند. در مقابل، امواج با انرژی بالاتر مانند پرتوهای ایکس حتی می‌توانند از مواد متراکمی مانند استخوان عبور کنند اما ممکن است توسط فلزات مسدود شوند.
کاربردهای عبور امواج رادیویی از دیوارها
توانایی امواج رادیویی برای عبور از دیوارها در بسیاری از فناوری‌ها اهمیت دارد:
- سیستم‌های ارتباطی: دستگاه‌هایی مانند رادیو، مودم‌های وای‌فای و تلفن‌های همراه از امواج رادیویی برای ارسال سیگنال از میان دیوارها استفاده می‌کنند و امکان اتصال در فضاهای بسته را فراهم می‌کنند.
- کنترل‌های از راه دور: بسیاری از کنترل‌های از راه دور از امواج رادیویی با انرژی کم برای ارتباط با دستگاه‌ها در اتاق‌های مختلف استفاده می‌کنند.
- تصویربرداری پزشکی: فناوری‌هایی مانند دستگاه‌های MRI از امواج رادیویی برای نفوذ به بافت‌ها و ایجاد تصاویر دقیق از بدن استفاده می‌کنند.
آیا امواج رادیویی می‌توانند از دیوار عبور کنند؟
چه چیزی باعث می‌شود که یک جسم تنها یک طول موج خاص از تابش الکترومغناطیسی را جذب، بازتاب یا شکست دهد؟
این موضوع کاملاً به ترکیب جسم بستگی دارد. همان‌طور که می‌دانید، همه چیز در این جهان از اجزای بسیار کوچکی به نام اتم ساخته شده است. اندازه این اتم‌ها و فاصله بین آن‌ها (یعنی اینکه اتم‌ها درون یک جسم چقدر متراکم یا پراکنده هستند) تعیین می‌کند که آیا یک جسم طول موج خاصی از تابش الکترومغناطیسی را جذب می‌کند یا اجازه می‌دهد که از آن عبور کند.
برای مثال، نور مرئی را در نظر بگیرید. وقتی درب اتاق خوابتان را می‌بندید، نور بیرون نمی‌تواند وارد اتاق شما شود، درست است؟ چرا این اتفاق می‌افتد؟
دلیل آن این است که نور مرئی نمی‌تواند از اجسام جامدی مانند دیوارها یا درب اتاق عبور کند. با این حال، نور مرئی به‌راحتی می‌تواند از برخی اجسام جامد دیگر، مانند پنجره‌های شیشه‌ای، عبور کند.
به همین دلیل است که سیگنال‌های وای‌فای می‌توانند از دیوارها و درب‌ها عبور کنند. درست همان‌طور که پنجره‌های شیشه‌ای برای نور مرئی شفاف هستند، دیوارها نیز برای سیگنال‌های وای‌فای (نوع دیگری از تابش الکترومغناطیسی) شفاف هستند. دلیل این امر این است که فرکانس (یا طول موج) سیگنال‌های وای‌فای به گونه‌ای است که می‌تواند تا حد مشخصی به اجسام جامد نفوذ کند.
البته اگر دیوارها بیش از حد ضخیم باشند، سیگنال‌های وای‌فای نمی‌توانند از آن‌ها عبور کنند. همچنین، سیگنال‌های وای‌فای هنگام عبور از هوا، تضعیف می‌شوند، به این معنا که بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهند.
به همین دلیل، اگر یک روتر وای‌فای را در اتاقی با دیوارهای بتنی ضخیم قرار دهید، در خارج از آن اتاق، سیگنال وای‌فای دریافت نخواهید کرد. به همین ترتیب، اگر روتر وای‌فای در فاصله زیادی از شما (حدود 50 تا 100 متر) باشد، سیگنال وای‌فای خوبی روی دستگاه شما نخواهید داشت.
به زبان ساده، دیوارها برای سیگنال‌های وای‌فای به همان اندازه شفاف هستند که پنجره‌های شیشه‌ای برای نور مرئی شفاف‌اند. به همین دلیل است که سیگنال‌های وای‌فای می‌توانند به‌راحتی از بیشتر دیوارها عبور کرده و اتصال شما را حفظ کنند!
نتیجه
توانایی امواج رادیویی برای عبور از دیوارها به طول موج بلند، انرژی کم و ویژگی‌های مواد بستگی دارد. این رفتار شگفت‌انگیز در قلب بسیاری از فناوری‌هایی که روزانه به آن‌ها سر و کار داریم قرار دارد. دفعه بعد که از تلفن یا وای‌فای خود در داخل ساختمان استفاده می‌کنید، می‌دانید که چگونه این امواج رادیویی شما را حتی از میان دیوارها متصل نگه می‌دارند.
