Uno spettro di frequenza è un metodo scientifico per tracciare e classificare le onde elettromagnetiche mentre si verificano nello spazio e nell’ambiente quotidiano. In realtà il calcolo della frequenza di varie trasmissioni può essere una scienza complessa e di solito comporta formule e strumenti di misurazione intensivi. Come concetto, tuttavia, lo spettro stesso è relativamente semplice. Tutto ciò che emette energia lo fa a una particolare frequenza. Le trasmissioni di luce, suono, televisione e radio sono tra le più comuni; Sono inclusi anche raggi X, microonde e segnali a infrarossi. Lo spettro di frequenza è il modo in cui queste e altre emissioni vengono tracciate e classificate e gli elementi discreti e unici di ciascuna sono solitamente rappresentati dalla quantità di energia irradiata prodotta da ciascuna al secondo.
Comprensione della frequenza in generale
La frequenza è generalmente definita come il numero di cicli completi di onde di energia elettromagnetica che si verificano ogni secondo. L’unità di misura internazionale utilizzata per descrivere un ciclo è 1 hertz (Hz). Poiché ogni porzione dello spettro elettromagnetico ha una segnatura di frequenza rivelatrice, può essere identificata mediante un analizzatore di spettro in grado di misurare con precisione i cicli d’onda al secondo del particolare fenomeno elettromagnetico sotto osservazione.
Questi numeri sono davvero importanti per un paio di motivi diversi. I fisici spesso trascorrono molto tempo a tracciare lo spettro di frequenze diverse per capire come queste onde interagiscono con la materia, nonché per determinare cose come i limiti più esterni per le onde sonore e luminose. Sono importanti anche per motivi di salute; i ricercatori devono sapere quali livelli di cose come i raggi X e la tecnologia a microonde sono sicuri per l’uso nelle case e negli studi medici. Nella trasmissione, lo spettro identifica quali frequenze sono le più popolate, e quindi le più soggette a interferenze e difficoltà di trasmissione.
Tracciare l’energia elettromagnetica
Ciascuna delle varie forme di energia elettromagnetica occupa un posto designato nello spettro. Il continuum elettromagnetico, espresso in termini di frequenza o intensità di radiazione emessa da ciascun segmento distinto, va da 106 Hz fino a 1025 Hz. Le onde radio occupano la fascia bassa dello spettro mentre i raggi gamma radioattivi occupano la fascia alta. La gamma di frequenze racchiusa dallo spettro elettromagnetico è immensa. Le frequenze generate dalle trasmissioni radio e quelle prodotte dalla luce visibile variano di un ordine di grandezza di un milione di miliardi.
Luce e suono
Quando si tratta di luce e suono, i livelli delle frequenze emesse sono in gran parte responsabili di come gli esseri umani percepiscono il colore o il suono trasmesso. Affinché la luce appaia come un colore distinto, deve emettere energia all’interno della gamma elettromagnetica associata a quel colore. Uno dei modi più semplici per dimostrarlo è con un prisma o un altro cristallo smussato. Alla luce del sole, l’energia solare viene trasmessa in modo diverso attraverso le diverse rifrazioni, con il risultato che sembrano risplendere colori diversi. In verità la luce è la stessa non importa come appare, ma la rifrazione cambia l’energia elettromagnetica, portando al colore.
Le onde sonore funzionano in modo simile. Note musicali diverse possono sfruttare energie diverse, che possono farle sembrare avere qualità diverse a coloro che si trovano nel raggio di ascolto. Gli artisti spesso sfruttano questo per rendere più interessanti le compilation acustiche. La miscelazione intenzionale di suoni attraverso lo spettro è spesso nota come “rumore bianco”, una tecnica a volte impiegata per favorire un sonno migliore.
Considerazioni speciali per le emittenti
Lo spettro di frequenza per le trasmissioni radiofoniche, televisive e di altro tipo è ulteriormente classificato in intervalli di frequenze o “bande”, sia come mezzo per ridurre al minimo le interferenze sia per condividere la larghezza di banda tra più utenti. La maggior parte di questi sono regolamentati da varie autorità. L’accordo dell’Unione internazionale delle telecomunicazioni, ad esempio, assegna determinate gamme di frequenze di trasmissione radio in modo da ridurre al minimo le interferenze nello spettro radio a onde corte. Le bande ad alta frequenza sono allocate tra le emittenti internazionali a onde corte, i radioamatori e le comunicazioni radio marine.
Al fine di garantire trasmissioni radio affidabili e prive di interferenze, le agenzie governative nazionali regolano spesso determinati aspetti o parti dello spettro. Negli Stati Uniti, la Federal Communications Commission (FCC) alloca le bande di frequenza tra le imprese, il pubblico in generale e gli operatori radioamatoriali in modo da limitare qualsiasi potenziale interferenza cross-band. Ogni banda è designata a un intervallo di frequenza specifico e quello spettro di frequenza è riservato a ciascuno dei vari gruppi specifici dell’utente.