คลื่Ȩิทยุ(ธีรวีร์+ภคพล)405
- 1. Ȩสนอ อ.ปิยวรรณ รัตนภำนุศร สมาชิก นาย ภคพล ชมแสง 27 ม.4/5 นาย ธีรวีร์ กะรัสนันทน์ 25 ม.4/5
- 2. คลื่นวิทยุ (Radio waves) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นในช่วงความถี่วิทยุบนเส้น สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าซึงสามารไช้ต้มนาร้อนได้แล้วช่วยลอโลก ร้อนได้เป็นการบวกที่ดี คลื่นวิทยุถูกค้นพบครั้งแรกระหว่างการตรวจสอบทาง คณิตศาสตร์โดยเจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ ในปี ค.ศ. 1865 แมกซ์เวลล์สังเกตพบคุณสมบัติของแสงบางประการที่คล้ายคลึง กับคลื่น และคล้ายคลึงกับผลการเฝ้าสังเกตกระแสไฟฟ้าและ แม่เหล็ก เขาจึงนาเสนอสมการที่อธิบายคลื่นแสงและคลื่นวิทยุใน รูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางในอวกาศ ปี ค.ศ. 1887 เฮนริค เฮิร์ตซ ได้สาธิตสมการของแมกซ์เวลล์ว่าเป็น ความจริงโดยจาลองการสร้างคลื่นวิทยุขึ้นในห้องทดลองของเขา หลังจากนั้นก็มีสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ เกิดขึ้นมากมาย และทาให้เรา สามารถนาคลื่นวิทยุมาใช้ในการส่งข้อมูลผ่านห้วงอวกาศได้
- 3. องค์ประกอบของคลื่น องค์ประกอบของคลื่น แบ่ง ออกเป็น 4 องค์ประกอบ คลื่นผิวดิน หมายถึง คลื่นทีเ่ ดินตามไปยังผิวโลกอาจเป็นผิว ดิน หรือผิวน้าก็ได้ พิสัยของการกระจายคลื่นชนิดนี้ขึ้นอยู่กับค่า ความนาทางไฟฟ้าของผิวที่คลืนนี้เดินทางผ่านไป เพราะค่าความ ่ นาจะเป็นตัวกาหนดการถูกดูดกลืนพลังงานของคลื่นผิว โลก การถูกดูดกลืนของคลื่นผิวนี้จะเพิ่มขึนตามความถี่ที่สูงขึ้น ้ คลื่นตรง หมายถึง คลื่นที่เดินทางออกไปเป็นเส้นตรงจาก สายอากาศ ส่งผ่านบรรยากาศตรงไปยังสายอากาศรับโดยมิได้มี การสะท้อนใด ๆ
- 4. องค์ประกอบของคลื่น(ต่อ) คลื่นสะท้อนดิน หมายถึง คลื่นที่ออกมาจากสายอากาศ ไป กระทบผิวดินแล้วเกิดการสะท้อนไปเข้าที่สายอากาศรับ คลื่นหักเหโทรโปสเฟียร์ หมายถึง คลื่นหักเหในบรรยากาศชั้น ต่าของโลกที่เรียกว่า โทรโปสเฟียร์ การหักเหนี้มิใช่เป็นการหักเห แบบปกติที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้น บรรยากาศของโลกกับความสูง แต่เป็นการหักเหที่เกิดการ เปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศอย่างทันทีทนใด และั ไม่สม่าเสมอของความหนาแน่นและในความชื้นของบรรยากาศ ได้แก่ ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า อุณหภูมิแปรกลับ
- 5. คลื่นวิทยุ ใช้ในการสื่อสาร คลื่นวิทยุ ใช้ในการสื่อสาร 1.1 ระบบ A.M. (amplitude modulation) ส่งสัญญาณได้ทั้งคลื่นดินและคลืนฟ้า ่ (สะท้อนได้ดีที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์) 1.2 ระบบ F.M. (frequency modulation) ส่งสัญญาณได้เฉพาะคลื่นดิน สามารถเดินทางทะลุผ่านกาแพงได้
- 6. ผลกระทบྺองคลื่Ȩิทยุ ผลของคลื่นวิทยุทมีต่อร่างกาย คลื่นวิทยุสามารถทะลุ ี่ เข้าไปในร่างกายมนุษย์ได้ลึกประมาณ 1/10 ของความยาวคลื่น ทีตกกระทบ และอาจทาลายเนือเยือของอวัยวะภายในบางชนิดได้ ่ ้ ่ ผลการทาลายจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับความเข้ม ช่วงเวลาที่ ร่างกายได้รับคลื่นและชนิดของเนื้อเยื่อ อวัยวะที่มความไวต่อ ี คลื่นวิทยุ ได้แก่ นัยน์ตา ปอด ถุงน้าดี กระเพาะปัสสาวะ อัณฑะ และบางส่วนของระบบทางเดินอาหาร โดยเฉพาะนัยน์ตา และอัณฑะ เป็นอวัยวะที่อ่อนแอที่สุดเมื่อได้รับคลื่นวิทยุช่วงไมโครเวฟ
- 7. ผลกระทบต่อร่างกายของคลื่นวิทยุ คลื่นวิทยุช่วงความถี่ต่าง ๆ อาจมีผลต่อร่างกายดังนี้ 1. คลื่นวิทยุที่มีความถี่น้อยกว่า 150 เมกะเฮิรตซ์ (มีความยาวคลื่นมากกว่า 2 เมตร) คลื่นจะทะลุผ่านร่างกายโดยไม่ก่อให้เกิดผลใด ๆ เนื่องจากไม่มีการดูดกลืน พลังงานของคลื่นไว้ ร่างกายจึงเปรียบเสมือนเป็นวัตถุโปร่งใสต่อคลื่นวิทยุช่วงนี้ 2. คลื่นวิทยุที่มีความถี่ระหว่าง 150 เมกะเฮิรตซ์ ถึง 1.2 จิกะเฮิรตซ์ (มีความ ยาวคลื่นระหว่าง 2.00 ถึง 0.25 เมตร) คลื่นวิทยุช่วงนี้สามารถทะลุผ่านเข้าไปใน ร่างกายได้ลึกประมาณ 2.5 ถึง 20 เซนติเมตร ทาให้เกิดความร้อนขึ้นในเนื้อเยื่อ โดยที่ร่างกายไม่สามารถรู้สึกได้ อุณหภูมิหรือระดับความร้อนของร่างกายจะสูงขึ้น เป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อร่างกาย ความร้อนในร่างกายที่สูงกว่าระดับปกติอาจ ก่อให้เกิดผลหลายประการ เช่น - เลือดจะแข็งตัวช้ากว่าปกติ ผลอันนี้ถ้ามีการเสียเลือดเกิดขึ้น อาการจะมี ความรุนแรง - การหมุนเวียนของเลือดเร็วขึ้น - ฮีโมโกลบินของเม็ดเลือดแดงจะมีความจุออกซิเจนลดลง ทาให้เลือดมี ออกซิเจนไม่เพียงพอเลี้ยงเนื้อเยื่อต่าง อาจทาให้มีการกระตุกของกล้ามเนื้อจนถึงชัก ผลที่ตามมาก็คือ ไม่รสึกตัวและอาจเสียชีวิตได้ ู้
- 8. ผลกระทบต่อร่างกายของคลื่นวิทยุ(ต่อ) 3. คลื่นวิทยุที่มีความถี่ระหว่าง 1-3 จิกะเฮิรตซ์ (มีความยาวคลื่น ระหว่าง 30 ถึง 10 เซนติเมตร) ทั้งผิวหนังและเนื้อเยื่อลึกลงไปดูดกลืน พลังงานได้ราวร้อยละ 20 ถึงร้อยละ 100 ขึ้นอยู่กับชนิดของเนื้อเยื่อ คลื่นวิทยุเช่นนี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อนัยน์ตา โดยเฉพาะเลนส์ตาจะมีความ ไวเป็นพิเศษต่อคลื่นวิทยุความถี่ประมาณ 3 จิกะเฮิรตซ์ เพราะเลนส์ตามี ความแตกต่างจากอวัยวะอื่นตรงที่ไม่มีเลือดมาหล่อเลี้ยงและไม่มีกลไกซ่อม เซลล์ ดังนั้นเมื่อนัยน์ตาได้รับคลื่นอย่างต่อเนื่องจะทาให้ของเหลวภายในตามี อุณหภูมิสูงขึ้น โดยไม่สามารถถ่ายโอนความร้อน เพื่อให้อุณหภูมิลดลงได้ เหมือนเนื้อเยื่อของอวัยวะอื่น ๆ จึงจะก่อให้เกิดอันตรายอย่างรุนแรงตามมา พบว่าถ้าอุณหภูมิของตาสูงขึ้นเซลล์เลนส์ตาบางส่วนอาจถูกทาลายอย่างช้า ๆ ทาให้ความโปร่งแสงของเลนส์ตาลดลง ตาจะขุ่นลงเรื่อย ๆ ในที่สุดจะเกิด เป็นต้อกระจก สายตาผิดปกติ และสุดท้ายอาจมองไม่เห็น 4. คลื่นวิทยุที่มีความถี่ระหว่าง 3-10 จิกะเฮิรตซ์ (มีความยาวคลื่นระหว่าง 10 ถึง 3 เซนติเมตร) ผิวหนังชั้นบนสามารถดูดกลืนพลังงานมากที่สุด เราจะรู้สึกว่า เหมือนกับถูกแสงอาทิตย์ 5. คลื่นวิทยุที่มีความถี่สูงกว่า 10 จิกะเฮิรตซ์ (มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 3 เซนติเมตร) ผิวหนังจะสะท้อนให้กลับออกไป โดยมีการดูดกลืนพลังงานเล็กน้อย
- 9. ผลกระทบต่อร่างกายของคลื่นวิทยุ(ต่อ) 4. คลื่นวิทยุทมีความถี่ระหว่าง 3-10 จิกะเฮิรตซ์ (มีความ ี่ ยาวคลื่นระหว่าง 10 ถึง 3 เซนติเมตร) ผิวหนังชั้นบนสามารถ ดูดกลืนพลังงานมากที่สุด เราจะรู้สึกว่าเหมือนกับถูกแสงอาทิตย์ 5. คลื่นวิทยุทมีความถี่สูงกว่า 10 จิกะเฮิรตซ์ (มีความยาว ี่ คลื่นน้อยกว่า 3 เซนติเมตร) ผิวหนังจะสะท้อนให้กลับออกไป โดยมีการดูดกลืนพลังงานเล็กน้อย
- 10. ลักษณะการเกิดคลื่น สมมุติว่าเราโยนก้อนหินลงไปในน้า ทันทีทกอนหินกระทบผิวน้าจะ ่ี ้ เกิดลูกคลืนของน้ากระจายไปโดยรอบ เป็นวงกลม สังเกตเห็นว่า ่ รูปคลื่นกระจายกว้างออกไปเรื่อย ๆ แต่ผิวน้านั้นเพียงกระเพื่อม ขึ้นลงเท่านั้น ดังนั้นกล่าวได้ว่า การเดินทางของคลื่นเป็นการ เดินทางของพลังงานชนิดหนึ่ง ซึ่งถ้าสังเกตผิวน้าที่กระเพื่อมขึ้น ลง จะเห็นว่ามีลักษณะเป็นลอนคล้ายลอนของสังกะสีหลังคา บ้าน หากดูทางภาคตัดขวางจะมีลักษณะเป็นคลืนซายน์ ่ (SINE WAVE ) ดังรูปที่ 1 (ภาพตัดขวางของ รูปคลื่น)
- 11. ลักษณะการเกิดคลื่น(ต่อ) จุดสูงสุดของคลื่นเรียกว่า ยอดคลื่น และจุดต่าสุด ของคลื่นเรียกว่า ท้องคลื่น ลูกคลื่นแต่ละลูกคลื่นจะแสดงการ เปลี่ยนแปลงทางกายภาพครบหนึ่งรอบพอดี จากรูปที่ 1 การ เปลี่ยนแปลง จาก A ถึง E คือ A B C D E จะแทน คลื่น 1 ลูก หลังจากนั้นจะเริ่มรอบใหม่หรือคลื่นลูกใหม่ต่อไป ถ้าเราปักไม้ไว้ในน้าแล้วคอยสังเกตดูลูกคลืนที่ผ่านไม้ ่ นั้น จานวนลูกคลื่นที่ผ่านจุดใดจุดหนึ่งกาหนดต่อวินาที เรา เรียกว่า ความถี่ ซึ่งหมายถึง จานวนรอบของการเปลี่ยนแปลงต่อ วินาที (CYCLE PER SECOND) ในปัจจุบัน เรียกว่า เฮริตซ์ (HERTZ)
- 12. ลักษณะการเกิดคลื่น(ต่อ) การวัดระยะห่างระหว่างยอดคลื่นของคลื่นแต่ละลูก ค่าที่ได้ เรียกว่า ความยาวคลื่น (WAVELENGTH) ใช้ สัญลักษณ์ l มีหน่วยเป็นเมตร ระยะเวลาที่คลื่นใช้ไปในการเดินทาง เป็นระยะทาง 1 ความยาวคลื่น เรียกว่า คาบ(PERIOD) ใช้ แทนด้วยตัวอักษร T มีหน่วยเป็นวินาที คลื่นวิทยุก็มความคล้ายคลึงกันกับคลื่นในน้า คลื่นจะ ี เกิดได้จะต้องมีแหล่งกาเนิด ใน กรณีของคลื่นในน้านั้นเกิดจากการ โยนก้อนหินกระทบผิวน้า แต่คลื่นวิทยุนั้น เกิดจากการเคลื่อนที่ ของกระแสไฟฟ้าในอากาศ ซึ่งจะเกิดคลื่นวิทยุกระจายออกไป รอบๆ สายอากาศ ดังรูปที่ 2
- 13. คาถาม? คลื่นวิทยุที่ใช้ในการสื่อสารมีกี้ชนิดและอะไรบ้างยกตัวอย่างมา2 ชนิด(มี2ชนิดอยู่แล้ว.) ยกตัวอย่างข้อดีและข้อเสียของคลื่นวิทยุมาอย่างละ2ข้อ จานวนลูกคลื่นทีผ่านจุดใดจุดหนึ่งกาหนดต่อวินาที เรียกว่าอะไร ่ คลื่นสะท้อนดิน หมายถึงอะไร คลื่นหักเหโทรโปสเฟียร์ หมายถึงอะไร
- 14. เฉลยคาภาม คลื่นวิทยุที่ใช้ในการสื่อสารมีกี้ชนิดและอะไรบ้างยกตัวอย่างมา2ชนิด (มี2ชนิดอยู่แล้ว.) (1.1 ระบบ A.M. (amplitude modulation) ส่งสัญญาณได้ทั้งคลื่นดินและคลื่นฟ้า (สะท้อนได้ดีที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์) 1.2 ระบบ F.M. (frequency modulation) ส่งสัญญาณได้เฉพาะ คลื่นดิน) ยกตัวอย่างข้อดีและข้อเสียของคลื่นวิทยุมาอย่างละ2ข้อ(ข้อดี..ใช้เพื่อ การสื่อสารระยะไกล...ทาให้เป็นมะเร็งสมอง(หมอได้เงิน) ข้อเสียมีโอกาส ที่จะเป็นมะเร็งสมอง... ไม่สามารถควบคุมการแพร่กระจายของ สัญญาณให้อยู่เฉพาะภายในหรือภายนอกอาคาร เนื่องจากสัญญาณ ผ่านกาแพงได้) จานวนลูกคลื่นทีผ่านจุดใดจุดหนึ่งกาหนดต่อวินาที เรียกว่าอะไร ่ (ความถี) ่
- 15. เฉลยคาถาม(ต่อ) คลื่นหักเหโทรโปสเฟียร์ หมายถึงอะไร คลื่นหักเหในบรรยากาศชั้นต่าของโลกที่เรียกว่า โทรโปส เฟียร์ การหักเหนี้มิใช่เป็นการหักเหแบบปกติที่เกิดขึ้นจากการ เปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของโลกกับความสูง แต่เป็นการหักเหที่เกิดการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้น บรรยากาศอย่างทันทีทันใด และไม่สม่าเสมอของความหนาแน่นและ ในความชื้นของบรรยากาศ ได้แก่ ปรากฏการณ์ที่ เรียกว่า อุณหภูมิแปรกลับ
- 16. อ้างอิง http://th.wikipedia.org/wiki/ http://irrigation.rid.go.th/rid17/My web/machanical/commu/vorapot. html http://www.eschool.su.ac.th/scho ol12/M4_2546/4- 3/3_008/Title%203.htm