دانلود مقاله آشنایی با انواع فرستنده و امواج

فرستنده های رادیویی
با پیشرفت تکنولوژی که در تمامی زمینه ها تاثیرگذار بوده در ساخت فرستنده های رادیویی .هم بی تاثیر نبوده است .ساخت فرستنده های رادیویی که پخش برنامه های تولید شده بصورت الکترومغناطیسی را بعهده دارد در مسیری تکاملی به مرحله ای رسیده که بحث فرستنده های رادیویی دیجیتال را مطرح ساخته است.
اولین مراحل تولید این نوع دستگاهها که تمامی قسمت های آن با استفاده از لامپ ساخته شده بود در مراحل مختلف تولیدی رو به تکامل رفت که از مراحل ساخت فرستنده های تمامی لامپی به نیمه لامپی و اخیرا بصورت نیمه هادی رسیده و امروزه بحث استفاده از فرستنده های رادیویی دیجیتال بصورت مطرح استDABیاDRM در کشور ما مورد اخیر فعلا در حال طرح و بررسی می باشد لیکن فرستنده های نیمه لامپی و نیمه هادی یا به عبارتی تمام ترانزیستوری در تمامی ایستگاههای رادیویی مورد استفاده واقع شده است البته هنوز هم در بعضی موارد از فرستنده های تمام لامپی استفاده می شود که به مرور زمان فرستنده های نیمه هادی جایگزین آنها می شوند.اما آنچه در تمامی فرستنده ها مشترک است نحوه عملکرد آنها در روش مدوله کردن می باشد که به نوع فرستنده بستگی دارد.است که در این کتاب به اصول عملکرد PSM یا PDM روش های بکار رفته در عمل مدولاسیون بصورت پوش پول اشاره می شود که مورد استفاده واقع PDM فرستنده های رادیویی نیمه لامپی یا نیمه هادی با روش پوش پول و شده است اگر چه فعداد این نوع فرستنده ها زیاد است به مدل هایی اشاره خواهد شد که مورد استفاده بیشتری قرار گرفته ضمن اینکه آشنایی با اصول عملکرد فرستنده های دیگر را هم شامل خواهد شد .
امواج در رادیو
اینکه چه کسی مخترع اصلی رادیو است، که در آن زمان تلگراف بی سیم نامیده می‌شد، مورد اختلاف است.

ادعاهایی وجود دارد که ناتان ستابلفیلد رادیو را پیش از تسلا و مارکونی ساخت، اما به نظر می‌رسد که دستگاه وی به جای ارسال رادیویی با ارسال القایی کار می‌کرده است.

انسان بیش از 100 سال است که با امواج الکترومغناطیسی آشناست و امروز از آنها به طور وسیعی در زندگی خود استفاده می‌کند و این امواج در یک میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی عمود بر هم بوجود آمده‌اند.

ویژگی بارزشان که آنها را متمایز ساخته این است که برای سیر نیاز به محیط‌ هادی ندارد و در خلا به راحتی حرکت می‌کنند.

امواج رادیویی نیز دسته‌ای از این فیزیک امواج هستند.
پایه‌های تئوری انتشار امواج الکترومغناطیسی برای اولین بار توسط جیمز کارل ماکسول در سال 1873م در مقاله‌ای تحت عنوان یک تئوری دینامیک از میدان الکتریکی که به انجمن رویال ارائه شده بود، بیان شد که نتیجه کار وی در طی سالهای بین 1861م تا 1865م بود.

در سال 1893م در سنت لوییس میسوری)) ، نیکلا تسلا اولین نمایش عمومی ارتباطات رادیویی را انجام داد.

او در مقابل مؤسسه فرانکلین در فیلادلفیا و انجمن روشنایی الکتریکی ملی اصول ارتباطات رادیویی را به دقت شرح و توضیح داد.

تجهیزاتی که او استفاده کرد تمامی اجزایی را که قبل از ساخته شدن تیوب خلا در سیستمهای رادویی وجود داشت، دارا بودند.

او بر خلاف مارکونی و دیگران که از کوهیرر استفاده می‌کردند، برای اولین بار از گیرنده‌های مغناطیسی استفاده کرد در سال 1894م سر الیور لوج نشان داد که می‌توان با استفاده از یک آشکار ساز با نام کوهیرر پیام دادن توسط امواج رادیویی را ممکن ساخت.

این آشکار ساز متشکل از تیوبی پر شده با براده‌های آهن بود که توسط تمیستوکل کالزچی ـ اونستی در فرموی ایتالیا در سال 1884م ساخته شده بود.

بعدها ادوارد برنلی از فرانسه و الکساندر پوپوف از روسیه نسخه بهبود یافته‌ای از کوهیرر را ابداع کردند.

مردم روسیه ادعا می‌کنند پوپوف که سیستم ارتباطاتی عملیای بر پایه کوهیرر ساخت‏، مخترع رادیو بوده است.

فیزیکدانی هندی با نام جاجدیش چاندرا بوس استفاده از امواج رادیویی را به صورت عمومی در تاریخ نوامبر 1894م در کلکته نمایش داد، اما او مایل به ثبت کارش نبود.

در سال 1896م گاگلیلمو مارکونی جایزه آنچه که گاها به عنوان اولین حق ثبت اختراع رادیو در دنیا با شماره (حق ثبت اختراع بریتانیا 12039 از آن یاد می‌شود، را دریافت کرد، بهبود در ارسال ضربه‌های الکتریکی و سیگنالها و در نتیجه بهبود دستگاهها.

در سال 1897م در ایالات متحده برخی پیشرفتهای کلیدی در رادیو توسط نیکولا تسلا بوجود آمد و به نام او ثبت شد.

در سال 1904م دفتر ثبت اختراع ایالات متحده احتمالا به دلیل پشتیبانهای مالی مارکونی که شامل توماس ادیسون و اندریو کارنجی می‌شد، تصمیم گرفت که حق ثبت اختراع رادیو را به مارکونی اعطا کند.

برخی اعتقاد دارند که دولت ایالات متحده بدین دلیل حق ثبت اختراع را به تسلا نداد که از مجبور شدن به پرداخت حق امتیازی که نیکولا تسلا برای استفاده دولت از حق ثبت اختراعش مطالبه می‌کرد خودداری کند.

در سال 1909م مارکونی به همراه کارل فردیناند براون جایزه نوبل فیزیک را برای تلاشهایی برای ساخت تلگراف بیسیمدریافت کردند.

به هرحال کمی بعد از مرگ تسلا در سال 1943م اختراع تسلا (شماره 645576) توسط دادگاه عالی ایالات متحده به وضع اول بازگشت.

این تصمیم بر این اساس گرفته شده بود که تسلا کارهایی را پیش از حق ثبت مارکونی انجام داده بود.

برخی معتقدند که این کار احتمالا به دلایل مالی انجام شده است تا دولت بتواند از پرداخت خساراتی که شرکت مارکونی ادعا می کرد که به دلیل استفاده اختراعش در جریان جنگ اول باید دریافت کند، سر باز زند.

برخی حدس می‌زنند که دولت در ابتدا حق ثبت اختراع را به ماکونی داد تا هر گونه ادعای تسلا را برای جبران خساراتش بی اعتبار کند.

مارکونی اولین کارخانه بی سیم را در جهان در خیابان هال ، در چلمسفورد انگلستان در سال 1898م افتتاح کرد و حدود 50 نفر را نیز استخدام کرد.

در حوالی 1900م تسلا برج واردنکلیف را افتتاح کرد و شروع به تبلیغ خدمات آن کرد.

در سال 1903 ساختمان برج تقریبا کامل شد.

نظرات مختلفی وجود دارد که چگونه تسلا قصد داشت به اهداف این سیستم (آنگونه که بیان شده یک سیستم 200 کیلو واتی) بی سیم دست یابد.

تسلا ادعا کرد که واردنکلیف به عنوان بخشی از سیستم انتقال جهانی ، قابلیت دریافت و ارسال مطمئن چند کاناله اطلاعات ، جهتیابی جهانی ، هماهنگی زمان و یک سیستم جهانی موقعیت را دارا خواهد بود.

اختراع بزرگ بعدی آشکار ساز تیوب خلا بود که توسط تیمی از مهندسین وستینگهاوس ساخته شد.

در شب کریسمس سال 1906م ، ریجینالد فسندن (با استفاده از مدار بازز) اولین ارسال صوتی رادیویی را از برنت راک ، ماساچوست انجام داد.

کشتیهای روی دریا امواج ارسال شده‌ای را شنیدند که شامل صدای فسندن در حال نواختن آواز اوه شب مقدس با ویلون و خواندن متنی از انجیل بود.

اولین برنامه خبری رادیویی توسط ایستگاه 8MK در میشیگان در 31 آگوست 1920م ارسال شد.

اولین پخش بی سیم منظم برنامه‌های سرگرمی جهان در سال 1922م از مرکز تحقیقاتی مارکونی در ریتل نزدیک چلمسفورد ، انگلستان شروع شد که مکان اولین کارخانه بی سیم نیز بود.

رادیوهای اولیه تمامی توان فرستنده را از طریق یک میکروفن کربنی ارسال می کردند.

درحالی که برخی از رادیوها از نوعی تقویت جریان الکتریکی یا باتری استفاده می‌کردند، از اواسط دهه 1920م اکثر انواع گیرنده‌ها دستگاههای کریستالی بودند.

در دهه 1920م تیوبهای خلا تقویت کننده منجر به انقلابی در گیرنده‌های رادیویی و فرستنده‌های رادیویی شد.

بین سالهای 1886م و 1888م ، هاینریش رودلف هرتز برای اولین بار تئوری ماکسول را از طریق آزمایشاتش تأیید کرد.

آزمایشات وی نشان می‌دادند که تشعشعات رادیویی تمامی خواص امواج (که امروزه امواج هرتز خوانده می‌شوند) را دارا هستند، و کشف کرد که معادلات الکترومغناطیس را می‌توان به صورت معادلات مشتقات جزئی بازنویسی کرد که معادلات موج نامیده شد.

ماهیت امواج رادیویی هر اتم از الکترون و نوترون تشکیل شده است.

نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته‌اند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند و الکترونها اطراف هسته می‌چرخند.

هسته بعضی از اتم‌ها به دلیل پروتونهای آنها خنثی می‌شود.

دارای حرکت وضعی هستند.

یعنی به دور محور خود می‌چرخند.

این نوع حرکت را حرکت اسپنی می‌گویند، که ویژگیهای طبیعی هسته‌ها است.

همچنین هسته به دلیل وجود پروتون دارای بار مثبت هست و از هر ذره بارداری که حرکت داشته باشد‌، فیزیک امواج الکترومغناطیس تابش می‌شود.

بطور کلی فیزیک امواج ، از جمله فیزیک امواج الکترومغناطیسی دارای فرکانس هستند.

در اینجا فرکانس به معنی تعداد نوسانهای میدان الکتریکی یا مغناطیسی در واحد زمان از هر نقطه از فضا است.

اگر نیروی محرکی را با فرکانس یکسان با فرکانس طبیعی نوسانگر بکار ببریم دامنه حرکت نوسانی یعنی حداکثر فاصله‌ای تا نقطه‌ای از موج از مرکز تعادل می‌گیرد افزایش می‌یابد، که این پدیده را تشدید می‌گویند.

امواج رادیو نوعی از تشعشعات الکترومغناطیسی هستند و هنگامی بوجود میآیند که یک شی باردار شده با فرکانسی که در بخش فرکانس رادیویی (RF) طیف الکترومغناطیسی قرار دارد شتاب بگیرد.

این محدوده فرکانس از ده ها هرتز تا چند گیگا هرتز تغییر میکند.

تشعشعات الکترومغناطیسی توسط نوسانات میدانهای الکتریکی و مغناطیسی انتشار مییابند و از طریق هوا و نیز خلا به همان خوبی عبور میکنند و نیازی به واسطه انتقال ندارند.

در مقابل، دیگر انواع تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس هایی بالای محدوده RF به این شرح اند: اشعه گاما، اشعه X و مادون قرمز، ماوراء بنفش و نور مرئی.

وقتی که امواج رادیویی از یک سیم عبور می‌کنند، میدان الکتریکی و مغناطیسی متغیر آنها (بر حسب شکل سیم) جریان و ولتاژی متناوب در سیم القا می‌کنند.

این جریان و ولتاژ را میتوان به سیگنالهای صوتی و دیگر انواع سیگنال تبدیل کرد که اطلاعات را انتقال دهند.

با وجودی که واژه رادیو برای توصیف این پدیده به کار میرود، ارسال داده‌هایی که ما به عنوان تلویزیون ، رادیو ، رادار و تلفن می‌شناسیم، همگی در کلاس انتشار فرکانس رادیویی هستند.

کدینگ MPEGII در DVB کدینگ MPEGII برای فشرده سازی تصویر جهت مقاصد DVBکه تصویر به صورت Stream(دنباله پیوسته از تصاویر) منتقل می شود بسیار مناسب است، چون با هر بار بافر شدن حدود 12 تصویر، قابلیت شروع پخش دارد.

درزیر تکنیک های کدینگ MPEGII مورد بررسی قرار گرفته است .

می دانیم که هر تصویر رنگی از ترکیب سه تصویر RGB (قرمز، سبز، آبی) تشکیل شده است که هر کدام نقش ایجاد یک رنگ از سه رنگ اصلی را در صفحه دارند.

ولی چشم ما نسبت به مولفه‌های فرکانس بالای رنگ‌ها که نقش ایجاد مرزهای تصاویر را دارند، حساسیت کمتری نشان می دهد و به مولفه‌های فرکانس بالای شدت رنگ (Luminance) حساسیت بیشتری نشان می دهد.

به این جهت ابتدا سه لایه RGB تصویر به سه لایه دیگر مثلاLuminance، قرمز‌-سبز(RG) وآبی-زرد (BY) تبدیل می شوند، که luminanceبا دقت بالاتری کد شده و مولفه‌های بیشتری از آن نگه داشته می شوند ولی دو تصویر دیگر با ذقت کمتر کد شده و فقط مولفه‌های قرکانس پایین تر منتقل می شوند.

سپس تصویر به بلوک های 8×8 تقسیم شده 8 Pixel Blocks)×8) و از هر یک از این بلوک ها تبدیل DCTII (Discrete Cosine Transform Type 2) گرفته می‌شود.

تبدیل DCTII یک نوع تبدیل فوریه کسینوسی است که در آن از توابع پایه کسینوسی که به اندازه ½ شبفت یافته‌اند استفاده می شود.

یعنی از توابع متعامد استفاده می کنیم.

به علت خاصیت فشرده سازی انرژی تصویر (Energy Compaction) در DCTII فقط یک سری از مولفه‌های اول این تبدیل برای بازسازی با دقت خوبی کافی است.

این مقادیر کافی و اینکه چه مولفه هایی از تصویر را نگه داریم با مقایسه انژری تبدیل و انژری تصویر به صور ت هوشمند برای هر بلوک توسط کد مشخص می شود.

حال نتیجه یک ماتریس 8×8 از تبدیل است که بسیاری از مقادیر صفر است که با پیمایش به صورت زیکزاگ به یک رشته ی عددی تبدیل می شود و این رشته ابتدا Quantize می شود تا Bit rate پایین بیاید و نتیجه هم به نوبه خود به روش های آماری فشرده می شود (مانند فاکتور گرفتن از یک مقدار تکرار شده و ....)درضمن دراین نوع کدک باید هر بلوک ،هر تصویر و ...

یک Header داشته باشد تا محدوده آن را مشخص کند و توصیف دقیق از پارامترهای آن قسمت ارائه می کند.

بعد از فشرده سازی تصویر به فشرده سازی فیلم می رسیم ،می دانیم که یک فیلم از تعدادی (حدود 24 تا 30 بستگی دارد به نوع سیستم مانند Pal،NTSC و ...) فریم تشکیل شده که پشت سر هم نمایش داده می شوند ولی انتقال این حجم از اطلاعات بسیار پرخرج است و درضمن بسیاری از این اطلاعات اضافی است (مثلا اگر تصویری از یک فیلم یک ثانیه تغییر نکند) بدین منظور سعی می کند فقط بلوک های جدید را و تغییرات مکان بلوک های قبلی را (بجای خود آنها) منتقل کنیم ولی انتقال تغییرات به تنهایی هم خود خطرناک است و به علت آشفتگی خطوط انتقال اگر کوچکترین distortion ایجاد شود باعث از بین رفتن کل فریم های بعدی می شود ،بدین منظور سه نوع فریم ر اتعریف می کنیم B،P،I .

I Frame: فریم اصلی که حاوی اطلاعات کامل است به صورت فشرده سازی تصویر P Frame: فریم فرعی است که تغییرات را نسبت به فریم P یا I درخود ذخیره کرده (به صورت مختصر تغییرات )و فقط بلوک های جدید ،به صورت کامل فرستاده می شوند.

B Frame: فریم میانی است که تغییرات را نسبت به فریم P یا I قبلی و P یا I بعدی منتقل می کند و به این دلیل از نوع P فشرده تر است ولی آسیب پذیر نیز هست.

نوع کدک هر فریم درr آن فریم ذکر می شود تامشکلی پیش نیاید و تعداد فریم های اصلی و غیره ...

بستگی به نوع کدک و ...

دارد که به صور ت هوشمند است و برای هر گروه از تصاویر IوP،B، وابسته یک Header مناسب درنظر گرفته میشود تا درگیرنده به صورت مناسبEncode می شود (درهر گروه از تصاویر یک I Frame، 2 یا 3 P Frame و مابقی B Frame است ) فرستادن این تصاویر نیز به ترتیب اصلی نیست بلکه مثلا اگر ترتیب اصلی به صورت IBBP فرستاده می شود که درگیرنده بتوان به خوبی B Frame ها را بصورت علی و Reconstruct کرد و محل اصلی فریم درآن گروه هم در Header فریم ها ذکر میشود.

در کد کردن صوت از این موضوع استفاده می شود که گوش انسان در صورت وجود صدایی با توان بالا از شنیدن صداهای خفیف تر عاجز است در نتیجه در قسمتهایی که صوتی با توان بالا موجود است از کد کردن اصوات ضعیفتر در مابقی فرکانسها صرف نظر می کنیم چون نمی شنویم.

نحوه برخورد امواج رادیویی با بافتها در بیشتر اجسام مانند بافت نرم هسته‌ها دارای راستای دوقطبی تصادفی هستند‌، در نتیجه برآیند کلی موجها به دلیل اینکه همدیگر را خنثی می‌کنند صفر است.

ولی اگر میدان مغناطیسی در اطراف نمونه ایجاد کنیم، بخشی از اتمهای H که انرژی کمتری دارند در راستای میدان و عده‌ای دیگر که انرژی بیشتر دارند‌، در خلاف راستای میدان قرار می‌گیرند.

در اثر ایجاد این میدان H یا هر هسته فعال تشدید مغناطیسی دارای حرکت انتقالی نیز می‌شود و در راستای یک دایره با زاویه نسبت به خط عمود چرخش می‌کند.

بسامد این حرکت برای اتمها متفاوت است و به نوع هسته و بزرگی میدان بستگی دارد.هرچقدر میدان مغناطیسی قویتر باشد، بسامد چرخش انتقالی افزایش می‌یابد.

بسامد چرخش هسته دارای حرکت اسپینی را حول میدان بزرگتر ، بسامد لارمور می‌گویند.

با محاسبه فرکانس لارمو ، می‌توان نسبتی به نام نسبت ژیرومغناطیسی را محاسبه کرد.

که آنرا با «γ» نشان می‌دهند.

هر هسته دارای نسبت ژیرومغناطیسی ویژه خود است و با کمک آن می‌توان نوع هسته را تعیین کرد.

این نسبت برای اتم H وقتی در میدان مغناطیسی یک تسلا قرار می‌گیرد.

برابر 42.57 است.

امواج RF در امواج رادیویی با ایجاد یک میدان مغناطیسی رادیو فرکانسی (امواج RF در گستره فیزیک امواج الکترومغناطیسی است) قوی تمام هسته‌ها را در راستای آن قرار دهیم.

در RF برای ایجاد تصویر مطلوب باید به گونه‌ای باشد که زاویه انحراف راستای حرکت از حالت و پایه برابر 90 درجه شود.

اگر فرکانس میدان با فرکانس لارمور هسته یکی باشد پدیده تشدید رخ می‌دهد.

این حالت را برانگیختگی هسته می‌گویند.

وقتی که میدان قطع می شود پروتونها که انرژی دریافت کرده به تراز انرژی بالاتر رفته بوده ، انرژی خود را به صورت فیزیک امواج RF و به مقدار ناچیزی هم به صورت گرما از دست می‌دهند.

آسایش فیزیک امواج RF میزان انرژی جذب شده توسط هسته به شدت RF در مدت زمان اعمال موج RF بستگی دارد.

و میزان انرژی که پروتون به اطراف می‌فرستد به هسته و ترکیبات شیمیایی مواد اطراف مربوط می‌شود.

این پدیده از دست دادن انرژی و بازگشت به حالت پایه را آسایش و زمان لازم برای رسیدن به حالت پایه را زمان آسایش می‌گویند.

پدیده آسایش یا از دست دادن انرژی به صورت فیزیک امواج RF به دو صورت روی می‌دهد.

یا موج روی بافت اثر می‌گذارد، که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش طولی می‌گویند و با T2 نشان می‌دهند و T1 اسپین خود مولکول یا مولکولهای دیگر اثر می‌گذارد.

که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش عرضی می‌گویند و با T2 نشان می‌دهند.

و به عبارت دیگر T1 مدت زمانی است که طول می‌کشد تا پروتون به انرژی اولیه‌اش برسد.

و T2 مدت زمانی است که طول می کشد تا دامنه موج RF ضعیف شود و از بین برود.

پیشرفتهای قرن بیستم و فرستنده ها هواپیماها از ایستگاههای رادیویی AM برای جهت یابی استفاده کردند.

این کار تا اوایل دهه 1960م ادامه داشت تا زمانی که در نهایت سیستمهای VOR متداول شدند (اگر چه ایستگاههای AM هنوز روی جداول هوانوردی مشخص شده هستند).

در اوایل دهه 1930م تک باند جانبی و مدولاسیون فرکانس توسط اپراتورهای آماتور رادیو ابداع شد.

در انتهای دهه استفاده از این حالتها متداول شده بود.

در دهه 1920م از رادیو برای ارسال تصاویر تلویزیون استفاده شد.

ارسال آنالوگ استاندارد در آمریکای شمالی و اروپا در دهه 1940م آغاز شد.

در سال 1960م، سونی اولین رادیوی ترانزیستوری را ارائه کرد، این رادیو آنقدر کوچک بود که در جیب جلیقه جا می‌شد و با یک باتری کوچک کار می‌کرد.

این دستگاه برای مدت طولانی کار می‌کرد، چرا که دیگر تیوبی نداشت که بسوزد.

در طول 20 سال بعد ترانزیستورها کاملاً جای تیوبها را گرفتند مگر در جاهایی که توانها و فرکانسهای بسیار بالا نیاز بود.

در سال 1963م تصاویر تلویزیون رنگی به صورت تجاری ارسال شدند و اولین (رادیو) ماهواره مخابراتی ، TELSTAR به مدار فرستاده شد.

در اواخر دهه 1960م ، شبکه تلفن راه دور ایالات متحده با بکار گیری رادیوهای دیجیتال در بسیاری از لینکهایش، شروع به دیجیتال کردن شبکه کرد.

در دهه 1970م ، LORAN تبدیل به اولین سیستم جهت یابی رادیویی شد.

پس از مدت کمی نیروی دریایی ایلات متحده شروع به انجام آزمایشاتی با جهت یابی ماهواره ای کرد که منجر به ساخت و ارسال گروه GPS در سال 1987م شد.

در اوایل 1990م آزمایشگرهای رادیوی آماتور شروع کردند به استفاده از رایانه‌های شخصی با کارتهای صوتی تا بتوانند سیگنالها را پردازش کنند.

در سال 1994م ارتش آمریکا و DARPA پروژه‌ای جسورانه و موفق را برای ساخت یک رادیوی نرم افزاری به انجام رساندند که توانست با تغییر نرم افزار در پرواز تبدیل به رادیویی متفاوت شود.

در اواخر دهه 1990م ارسال دیجیتال برای پخش مورد استفاده قرار گرفت.

امواج (Waves) وقتی که صحبت از موج به میان می آید.

بلافاصله به یاد امواج خروشان دریا می افتیم که به طرف ساحل می‌آیند و خود را به صخره‌ها می‌کوبند.

این امواج مقادیر زیادی انرژی را از دور دستهای دریا با خود به ساحل می آورند.

امواج پیوسته به طرف ساحل در حرکت هستند، لذا آب فقط در محل خود بالا و پایین ، یا عقب و جلو می‌رود.

اما در واقع موج فقط به همین نوع خاص امواج ختم نمی‌شود.

بلکه امواج مختلفی را می توان نام برد که در زندگی روزمره خود با آنها مواجه می‌شویم، ولی بی توجه از کنا آنها عبور می‌کنیم.

به عنوان نمونه می‌توان به حرکت برگهای درختان که در پاییز آرام آرام به زمین می‌افتند، تکه سنگی که به داخل آب می‌افتد و امواجی را بر سطح آب ایجاد می‌کند، امواج صوتی و هزاران نمونه دیگر اشاره کرد.

فیزیکدانان آشفتگی روی سطح اقیانوسها را موج دوره‌ای (تناوبی) می‌گویند.

این آشفتگی یک نقش یکسان را بطور پیوسته تکرار می‌کند.

جهان پر از امواج دوره‌ای است، اگر چه بیشتر آنها نامرئی هستند.

تمام این امواج آشفتگیهای دوره‌ای هستند که وجود ، اشتراک زیادی باهم دارند.

اما غیر از امواج دوره‌ای ، امواج دیگری نیز وجود دارند که فقط برای یک لحظه دوام می‌آورند، این نوع امواج را امواج پالسی می‌گویند.

ریگی که به سطح آب می‌افتد.

فلاش دوربین عکاسی ، صدای شلیک گلوله از تفنگ از این گونه‌اند.

مشخصات موج دامنه موج: دامنه موج ، یکی از مشخصات هر موج حرکت نوسانی است که برای توصیف ریاضی آن لازم است و آن عبارتست از بیشینه جابجایی جسم نوسان کننده از موضع تعادل آن.

دوره تناوب: دوره تناوب هر نوسان مدت زمانی است که طول می‌کشد، تا یک نوسان کامل انجام شود.

این مشخصه نیز برای توصیف ریاضی حرکت نوسانی لازم است.

فرکانس موج: عکس دوره تناوب را بسامد یا فرکانس می‌گویند.

بنابراین واحد آن نیز عکس زمان می‌باشد در اصطلاح علمی هرتز می‌گویند.

تقسیم بندی کلی موج امواج مکانیکی: موجی را که برای انتقال خود نیاز به محیط مادی دارد را موج مکانیکی می‌گویند.

به عبارت دیگری می‌توان گفت که این امواج در خلا منتشر نمی‌شوند.

انواع مختلف امواج مکانیکی را می‌توان با در نظر گرفتن چگونگی رابطه بین حرکات ذرهه‌ای ماده با راستای انتشار خود امواج از هم تمییز داد.

اگر حرکت ذرات ماده حامل موج ، بر راستای انتشار موج عمود باشد.

در این صورت موج حاصل را موج عرضی می‌گویند.

به عنوان مثال ، هرگاه انتهای یک ریسمان قائم تحت کشش را به عقب و جلو به نوسان در آوریم، یک موج عرضی در آن به راه می‌افتند.

این آشفتگی در طول ریسمان پیش می‌رود ولی ارتعاش ذره‌های ریسمان بر راستای انتشار آشفتگی عمود است.

از طرف دیگر هرگاه جابجایی ذرههای حامل موج مکانیکی در راستای انتشار انجام بگیرد یک موج طولی خواهیم داشت.

به عنوان مثال هرگاه انتهای یک فنر قائم کشیده شده را به بالا و پایین به نوسان در آوریم، یک موج طولی در فنر به راه می‌افتد و حلقه‌های فنر در راستایی که این آشفتگی در طول فنر طی می‌کند، به بالا و پایین ارتعاش خواهند کرد.

امواج صوتی از جمله امواح طولی هستند.

البته امواج دیگری نیز وجود دارند که نه بطور کامل طولی و نه بطور کامل عرضی هستند.

به عنوان مثال امواج روی سطح آب از این گونه‌اند.

امواج غیر مکانیکی: این امواج برای انتشار خود به محیط مادی نیاز ندارند و در خلا نیز منتشر می‌شوند.

از جمله این امواج می‌توان به امواج الکترومغناطیسی ، امواج رادیو و تلویزیون ، امواج فرابنفش ، امواج نوری ، امواج ماکروویو اشاره کرد.

موج مادی: در مکانیک کوانتومی به هر ذره مادی یک موج نسبت می‌دهند.

به عبارت دیگر برای هر ذره ماده دو گونه طبیعت در نظر گرفته می‌شود.

طبیعت موجی و طبیعت ذره‌ای.

این دو حالت هیچ وقت بطور همزمان در نظر گرفته نمی‌شود.

یعنی امکان ندارد در یک پدیده هم حالت موجی و هم حالت ذره‌ای در مورد یک ذره در نظر گرفته شود.

امواج را معمولا بر اساس جبهه موج نیز می‌توان به دو گروه امواج تخت و امواج کروی تقسیم کرد.

اگر آشفتگیها فقط در یک راستا منتشر شوند، امواج را امواج تخت می‌گویند.

در هر لحظه معین ، وضعیت در تمام نقاط یک صفحه عمود بر راستای انتشار ، یکسان است.

جبهه‌های موج به شکل تخت و پرتوها به صورت خطوط راست و موازی هستند.

اما اگر آشفتگی از یک چشمه موج در تمام جهات بطرف خارج منتشر شود، در اینصورت جبهه موج شکل کروی دارند و پرتوها خطهای شعاعی هستند.

در چنین حالت موج را موج کروی گویند.

البته شکلهای دیگری نیز برای جبهه موج می‌توان در نظر گرفت که حالت استوانه‌ای از این جمله می‌باشد.

طول موج در فرستنده ها بیشتر ما موجهای روی دریا را دیده‌ایم.

این موجها بیش از آنکه به ساحل برسند، آب دریا را موج دار می‌کنند.

به بالاترین نقطه‌های این موجها قله‌ی موج و به پایین‌ترین نقطه‌های آنها دره‌ی موج می‌گویند.

فاصله بین یک قله موج تا قله‌ی دیگر را طول موج می‌نامند.

موجهای صدا همه شکلهای انرژی متحرک ، از جمله صدا ، نور و گرما بصورت موج حرکت می‌کنند.

همه‌ی آنها ، درست مانند موجهای دریا ، طول موجی دارند.

برای مثال ، وقتی موجهای صدا در هوا حرکت می‌کنند، در فشار هوا تغییر اندکی بوجود می‌آورند.

قله‌های موجهای صدا در نقطه هایی واقع می شوند که فشار هوا به بیشترین حد خود می‌رسد.

گوشهای ما ، تغییر فشار هوا را دریافت می‌کنند و پیامی به مغز می‌فرستند.

طول موجهای متفاوت طول موج نیز مانند بسامد (میزان بالا و پایین رفتن موج) ، روی ویژگیهایی موج تأثیر می‌گذارد؛ زیرا این دو باهم ارتباط نزدیک دارند.

برای مثال ، موجهای صدای کم بسامد نسبت به موجهای صدای پر بسامد ، طول موج بزرگتری دارند.

همچنین طول موج نور سرخ از طول موج نور آبی بزرگتر است.

نور بخشی از گستره‌ی موجهای انرژی است که شامل موجهای رادیویی ، ریزموجها (مایکروویوها) ، پرتوهای فرو سرخ ، پرتوهای فرابنفش ، پرتوهای ایکس و پرتوهای گاما می‌شود که همه‌ی آنها با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند.

همه اینها باهم طیف الکترومغناطیس را تشکیل می‌دهند.

طول موج و بسامد اگر سرعت موج (بر حسب متر بر ثانیه) را بر بسامد آن (بر حسب هرتز) تقسیم کنید، طول موج آن بر حسب متر بدست می‌آید.

برای مثال که به سرعت 344 متر بر ثانیه حرکت می‌کند و بسامد آن 688 هرتز است، طول موجی برابر 5/0 متر دارد.

طیف الکترومغناطیسی طیف الکترومغناطیسی شامل گستره‌ی بسیار وسیعی از موجهای انرژی است که همه مانند هم حرکت می‌کنند.

امواج الکترومغناطیسی طیف بسیار وسیعی از طول موجهای بسیار کوچک تا بسیار بزرگ را در بر‌ می‌گیرند.

این امواج را با توجه به اندازه طول موج به هفت دسته‌ مختلف تقسیم‌بندی می‌کنند که شامل امواج گاما با طول موجهایی کوچکتر از سانتیمتر تا امواج رادیویی با طول موج بزرگتر از ۱۰ سانتیمتر را شامل می‌شوند.

همانطور که در شکل بالا ملاحظه می‌شود محدوده امواج نوری که قابل دیدن توسط چشم انسان می‌باشند، محدوده بسیار کوچکی از این طیف گسترده است.

با حرکت از سمت امواج رادیویی به سمت امواج گاما ، همزمان با کاهش طول موج ، فرکانس آن و در نتیجه انرژی موج افزایش می‌یابد.

چون بخشهای گوناگون طیف ، طول موجهای متفاوتی دارند، ویژگیهای آنها نیز متفاوت است.

برای مثال موجهای نوری را می‌توانیم ببینیم، و پرتو ایکس بخشی از طیف است که از اجسام جامد ، مانند پوست‌ها ، عبور می‌کنند.

کاربرد امواج ، طول موجهای متفاوت موجهای رادیویی در فرستنده‌های رادیویی کار می‌کنند.

موجهای رادیویی با بسامد بسیار زیاد (UAF) مربوط به موجهای تلویزیون هستند.

ریزموجهای بلندتر در رادار به کار می‌روند.

ریزموجهای کوتاه در اجاق مایکروویو به کار می‌روند.

پرتوهای فروسرخ در دوربینهای حساس به گرما به کار می‌روند.

نور مرئی از سرخ تا بنفش برای رؤیت به رنگهای مختلف و پرتوهای فرابنفش در تختهای مخصوص حمام آفتاب به کار می‌روند.

پرتوهای ایکس برای نگاه کردن به درون اجسام بکار می‌روند و از پرتوهای گاما برای آشکارسازی ترک در فلز به کار می‌رود.

پلیس‌ها اغلب برای تشخیص سرعت خودروها از رادار استفاده می‌کنند.

موجهای رادار که از تفنگی شلیک می‌شوند، به وسیله‌ی نقلیه‌ای که در حال حرکت است می‌خورند و بر می‌گردند.

بسامد موج برگشتی سرعت وسیله‌ی نقلیه را مشخص می‌کند.