無線電似乎很神秘。我們站在門外,是聽不到廣播電台的聲音或音樂的。從電台的大天線傳給我們的,並不是聲波,而是攜帶著聲音的電磁輻射光。但是,電台天線發射的不是普通的可見光,而是一種不可見光,即無線電波。

電燈泡或太陽發出的可見光是中等能量的光。還有高能量的光,比如紫外線和X射線,也有低能量的光,比如紅外線和無線電波。所有的光都是電磁輻射的一種形式——光子以186000英裏(300000千米)每秒的速度進行快速移動。

可見光的波長很短,大概是0.6微米,或者是1/200000英寸。相比之下,無線電波的波長就很長了,從幾厘米或幾英寸,到300英尺(91米)或更長。

人眼適合處理中等能量的光,這就是為什麼我們把這些光叫做可見光。而無線電波的頻率和波長都無法被人眼接收,所以我們看不到周圍的無線電波。

(實際上,就在此時,無形的無線電波正穿牆而過,並且穿過你,可惜你看不到它。)

那麼我們怎樣使用無線電波來傳送音樂和談話呢?發射台有一個長天線,用來把無線電波傳送給幾英裏外的聽眾。每個聽眾的收音機都裝配有一個較小的天線,比如一個金屬杆或一條金屬絲。

無線電波由電台向各個方向傳送,並且能被傳送路徑上的任何收音機的天線接收。電台以AM或FM的形式廣播節目。AM代表調幅,FM代表調頻。AM的波長比FM的長。AM波長可能超過300英尺。

當你開車駛過一架大橋的時候,你可能發現車上收音機裏AM電台的聲音變得斷斷續續,這是因為AM波正在撞擊橋梁。大橋就像是一個巨大的金屬天線,所以不是所有的AM波都能到達你的車載天線。相比之下,FM波的波長僅有幾英尺,它們可以穿過橋梁空隙。所以,FM台會比AM台更清晰。

信息速遞

無線電台利用無線電波作為聲音的載體,而廣播電視利用無線電波來承載聲音和畫麵。飛機和潛水艇把無線電波作為它們的車頭燈(我們稱之為雷達),照亮隱藏的物體。醫學上的MRI(即核磁共振成像)使用無線電波來探測身體內部。

不管是FM還是AM,無線電的工作原理都是一樣的。麥克風接收到電台播音員的聲音,並將聲波轉換為電信號。電信號與原始聲波的振動模式相同,所以又被稱為“音頻信號”。放大器會加強這個音頻信號。

同時,電台的振蕩器不斷產生它自己的電信號,叫做“載波”。聲音或音樂產生的聲波對載波進行“調製”。調製後產生的綜合電信號,即伴音載波,被進一步放大,然後被送往電台的天線。

電信號會刺激天線中的金屬原子,使它們的電子也跟著振動。於是,電子發射不可見光,即無線電波,使其在天空中傳播開來。由於天線中的電子以聲音創造的特殊模式進行振蕩,所以發出的無線電波也具有相同模式。

就在此時,無形的無線電波正穿牆而過,並且穿過你。

當無線電波到達你收音機上的天線時,被重新轉換為電信號——伴音載波。你的無線電接收器自動將音頻信號與載波分開。在電台被合成的信號會被你的收音機分解。然後,音頻信號被送達揚聲器。

揚聲器就像一個反向麥克風:它把音頻電信號重新轉換為聲波。於是,像變魔術一樣,你就聽到了電台播音員的聲音,他正在介紹下一首歌。

天空中的天然電台

想想看,日常生活中存在各種可見光,我們已經習以為常了。可見光來自太陽或其他恒星。月球的岩石表麵會反射銀色的光。路燈和霓虹燈會產生光線。閃電會產生光。熔岩能發光,發紅的電爐子和煤氣灶的藍色火焰都能發光;流星在高層大氣中燃燒時能產生光;幽靈一般的深海魚也能發出光。可見光到處都有,而不僅僅來自人造台燈。

無線電波也到處都有。宇宙在無線電光中呈現紅色,可是我們看不到。

一些天體能發射無線電波,比如太陽、其他恒星、木星以及星際間的氣體和灰塵。我們怎樣才能在隱形的無線電波中看到這些物體呢?我們可以製造一個巨大的“無限電眼”,即“無線電望遠鏡”。

波多黎哥的阿雷西博有世界上最大的單體無線電望遠鏡。望遠鏡的主體是一個拋物麵狀的鋁製天線,直徑1000米。無線電望遠鏡把無線電波中的宇宙畫麵記錄下來,然後用電腦把它轉換成我們可以觀看的圖片。因此,宇宙中某些看似黑暗空洞的地方,在無線電波中像拉斯維加斯一樣燈火通明。