بې سيم څپه

بې سيم څپې په برېښنايي مقناطيسي طيف کې د تر ټولو اوږدو څپو په لرلو سره د برېښنايي مقناطيسي وړانګه اچونې يو ډول دی، چې په نمونه  یي ډول د ۳۰۰ ګيګاهرتز (GHz) يا ورڅخه ټيټې پرله پسې پېښېدنې (فريکونسي) لري. په ۳۰۰ ګيګاهرتز کې د ځواب ويونکې څپې اوږدوالی ۱ ملي متر (د وريځې له يوې دانې څخه لنډ) او په ۳۰ ګيګاهرتز کې د ځواب ويونکې څپې اوږدوالی ۱۰۰۰۰ کیلو متره (د ځمکې له نيمې دايرې (شعاع) څخه اوږد) دی. د برېښنايي مقناطيسي د نورو څپو په څېر بې سيم څپې په يوه خلا کې د رڼا په چټکۍ او د ځمکې په اتموسفير کې د رڼا چټکۍ ته نږدې چټکۍ، مګر يو څه ټيټ يون کوي. بې سيم څپې د چارج لرونکو ذرو په واسطه رامنځته کېږي، چې لکه د وخت د بدلون برېښنايي بهيرونو ګړنديتوب زغمي. د بې سيم په طبيعي ډول پېښېدونکې څپې د برېښنا او ستوريزو شيانو په واسطه خپرېږي او د ټولو ګرمو شيانو له لوري د تور بدن (د هر ګرم جسم له لورې د خپرې شوې رڼا طيف:blackbody) د خپرې شوې وړانګې برخه دي.

بې سيم څپې په مصنوعي ډول د لېږدونکو له لورې هم توليدېدلی او د بې سيم رانيونکو له لورې د انتن په کارونې سره تر لاسه کېدلی شي. بې سيم څپې په معاصره ټيکنالوژۍ کې د ثابتو او ګرځندو بې سيم اړيکو، خپرونې، رادار او د راديو چلېدنې نظامونو، د اړيکو سپوږمکيو، د بې سيم کمپيوټري شبکو او نورو زياتو کاريالونو کې په پراخه ډول کارول کېږي. د بې سيم څپو بېلابېل پرله پسې پېښېدنې يا فريکوينسي د ځمکې په فضا کې د خپرونې بېلابېلې ځانګړتياوې لري. اوږدې څپې د خنډونو لکه غرونو شا او خوا ماتېږي او د ځمکې (د ځمکې څپې) څنډې رانغاړي. لنډې څپې د فضا له انوسفير پوړ څخه راغبرګېدلی شي او د اسمان څنډې (اسمان څپو) تر شاه ځمکې ته بېرته راستنېږي، په داسې حال کې چې خورا لنډې څپې کږېږي (قات کېږي) يا ډېرې لږې ماتېږي او د ليد په کرښه کې يون کوي؛ نو د خپرېدنې واټنونه يې د ليد په څنډې پورې ټاکلي دي.

د بېلابېلو کارونکو تر منځ د لاسوهنې د مخنيوي په موخه د بې سيم څپو مصنوعي توليد او کارونه د قانون له مخې په ټينګه منظم شوي دي. ياد قانون د نړيوالې مخابراتي اتحاديې په نامه د  يوې نړيوالې ادارې له لورې منظم شوی دی، چې بې سيم څپې داسې راپيژني: «بې سيم څپې د پرله پسې پېښېدنو برېښنايي مقناطيسي څپې دي، چې په خپل سر له ۳۰۰۰ ګيګاهرتز څخه ټيټې دي او فضا کې له مصنوعي لارښود څخه پرته خپرېږي». د بې سيم (راډيويي) طيف د پرله پسې پېښېدنې پر بنسټ د بې سيم په يو شمېر کړيو يا ډلو باندې وېشل شوي دي، چې بېلابېلو کارونو ته ځانګړې شوي دي.

موندنه او په کار اچونه

بې سيم څپې په لومړي ځل د سکاتلنډي رياضيکي فزيکپوه James Clerk Maxwell له لورې په ۱۸۶۷ ز کې د رياضيکي کار په واسطه اټکل شوې وې. د نوموړي رياضيکي نظريه چې اوسمهال ورته د مکسوېل معادلې وايي، وړاندوينه وکړه چې برېښنايي او مقناطيسي سيمه د برېښنايي مقناطيسي څپې په توګه د فضا له لارې يون کولی شي. مکسوېل وړانديز وکړ چې رڼا د خورا لنډې څپې برېښنايي مقناطيسې څپو لرونکې ده. په ۱۸۸۷ ز کې جرمني فزيکپوه Heinrich Hertz په خپل لابراتوار کې په ازمېښتي ډول د بې سيم څپو د توليد له لارې د مکسوېل د برېښنايي مقناطيسي څپو حقيقت په دې ښودلو سره بيان کړ، چې بې سيم څپو د رڼا ته ورته څپې ځانګړتياوې لکه ولاړې څپې، ماتېدنه، انکسار او قطبي کېدنه ښکاره کړې. ايټالوي رامنځته کوونکي (مخترع) Guglielmo Marconi په نږدې ۱۸۹۵-۱۸۹۴ ز کلونو کې لومړني بې سيم لېږونکي او تر لاسه کوونکي رامنځته کړ. نوموړي د بې سيم په اړه د خپل کار له امله د فزيک په برخه کې د ۱۹۰۹ ز کال نوبل جايزه تر لاسه کړه. د بې سيم اړيکو څخه په سوداګريز ډول ګټه اخيستنه په نږدې ۱۹۰۰ ز کال کې پيل شوه. د «بې سيم څپه» معاصرې اصطلاح په نږدې ۱۹۱۲ ز کال کې د اصلي نوم (Hertzian Wave) ځای ونيو.

تولید او اخذه

بې سيم څپې هغه مهال د چارج لرونکو ذرو له لورې خپرېږي، چې چټکې شي. د بې سيم څپو طبيعي سرچينې د برېښنا په واسطه توليد شوی بې سيم شور او د ځمکې په اتموسفير کې نور طبيعي پړاوونه اوپه فضا کې لکه د لمر، کهکشانونو او نيبولا غوندې ستوريزې بې سيم سرچينې رانغاړي. ټول تاوده شيان د خپل تور بدن وړانګې اچونې د برخې په توګه په لوړ تکرار بې سيم څپې (کوچنۍ څپې) خپروي.

راډيويي يا بې سيم څپې په مصنوعي ډول د وخت له مخې بدلېدونکو برېښنايي بهيرونو په واسطه توليدېږي، چې الکترونونه لري او ياد الکترونونه د انتن په نوم په ځانګړي ډول بڼه ورکړل شوي فلزي لارښود کې مخکې او وروسته بهير کوي. د بې سيم استوونکي يا راډيو ټرانسميټر په نوم يوه برېښنايي وسيله انتن ته برېښنايي بهير پلی کوي او انتن ځواک د بې سيم څپو په توګه خپروي. راډيويي څپې د بې سيم تر لاسه کوونکي پورې د تړلې يوې بلې انتنې په واسطه څپې تر لاسه کوي. کله چې بې سيم څپې په تر لاسه کوونکي انتن باندې بريد کوي، دوی په فلز کې الکترونونه مخکې او وروسته دیکه کوي؛ په پايله کې خورا کوچني خوځنده بهيرونه رامنځته کوي، چې د تر لاسه کوونکې وسيلې په واسطه موندل کېږي.

له کوانتم ميخانيک څخه لکه د برېښنا غوندې نورې برېښنايي مقناطيسي وړانګې، بې سيم څپې په نوبت سره د فوتونونو په نوم د نا چارجه لومړنيو ذرو د بهيرونو په توګه ګڼل کېدلی شي. په يو انتن کې چې بې سيم څپې استوي، په انتن کې الکترون د راډيو فوټونونو په نوم بېلو کڅوړو کې انرژي خپروي، په داسې حال کې چې په يو تر لاسه کوونکي انتن کې الکترونونه د بې سيم فوټونونو په توګه انرژي زغمي. يو انتن د لېزر په څېر د فوټونونو يو اړوند خپرونکی دی، نو بې سيم فوټونونه ټول په پړاو يا مرحله کې دي. که څه هم د Planck له اړيکې څخه (E = hv) د انفرادي بې سيم فوټونونو انرژي خورا کوچنۍ يانې له ^۲۲-۱۰ څخه تر ^۳۰-۱۰ ژول پورې ده. دا دومره کوچنۍ ده چې د معلومه ماليکولي الکترون (لکه د يو maser خپرېدونکي کوچنۍ څپې لرونکو فوټونونو) د لېږد له پړاوونو پرته، د بې سيم څپې خپرېدنه او زغم يا جذب ته په عادي ډول د پرله پسې لرغوني پړاو په نظر توګه پام کېږي، چې د مکسويل د معادلو له مخې اداره کېږي.

ځانګړتياوې

په خلا کې بې سيم څپې د برېښنا په چټکتيا (c) کې يون کوي. کله چې له يو مادي وسط څخه تېرېږي، د وسط د نفوذ او زغم وړتياوو له مخې بطي کېږي. هوا دومره کوچنۍ ده، چې د ځمکې په فضا يا اتموسفير کې بې سيم څپې د برېښنا چټکتيا ته خورا نږدې يون کوي.

د څپې اوږدوالی ( $\lambda$) د څپې د برېښنايي سيمې له يو تر ټولو لوړ ټکي څخه تر بل پورې واټن دی او سرچپه ډول د څپې له فريکوينسي ($f$) سره متناسب دی. په يوه راډيوي څپه کې د پرله پسې پېښېدنې او د څپې د اوږدوالي اړيکه چې په خلا يا هوا کې يون کوي، په لاندې ډول ده:

$\lambda ={\frac {\;c\;}{f}}~,$

چې

$c\approx 299.79\times 10^{6}{\text{ m/s}}~.$

په برابر ډول، (c) هغه واټن چې يو بې سيم څپه يې په خلا کې په يوه ثانيه کې طی کوي ۲۹۹۷۹۲۴۵۸متره (۹۸۳۵۷۱۰۵۶ فوټ) ده، چې د يو هرتز بې سيم اشارې د څپې اوږدوالی دی. د بې سيم يو مېګاهرتز يوه څپه (منځني AM کړۍ) ۲۹۹،۷۹ متره (۹۸۳،۶فوټه) د څپې اوږدوالی لري.

قطبي کول

لکه د نورو برېښنايي مقناطيسي څپو غوندې، بې سيم څپه د پولرزايزېشن يعنې قطبې کوونې په نوم يوه ځانګړتيا لري، چې د حرکت لوري ته د څپې د نوساني برېښنايي سيمې د عمودي لوري په توګه راپېژندل شوې ده. د بې سيم يوه اواره قطبي شوې څپه يوه برېښنايي سيمه لري، چې په اواره سطحه کې د حرکت د لوري په اوږدو کې خوځېږي (حرکت کوي). يوه افقي ډول يوه قطبې شوې بې سيم څپه کې برېښنايي سيمه په افقي ډول حرکت کوي. په عمودي ډول قطبې شوې څپه کې برېښنايي سيمه په افقي لوري کې خوځښت يا حرکت کوي. په يوه دايروي قطبي شوې څپه کې برېښنايي سيمه په هر ټکي کې د يون د لوري پر لور په دوران کې يو ځل تاوېږي. په ښي ډول قطبي شوې څپه د يون پر لور په ښي لاسي کې دوران کوي. کيڼ دايروي قطبي شوې څپه په مخالف حس کې دوران کوي. د څپې مقناطيسي سيمه د برېښنايي سيمې عمودي ده او برېښنايي او مقناطيسي سيمې د وړانګې د لوري په پام کې نيولو سره په ښي لاس حس کې پرتې دي.

يو انتن د فلزي انتن د عناصرو د لوري له مخې په مشخص شوې قطبې کېدنې سره، د بې سيم قطبي شوې څپې خپروي. د بېلګې په ډول: يو دوه قطبي collinear فلزي ميلې يا راډونه لري. که چېرې ميلې افقي وي، نو په افقي ډول قطبي شوې بې سيم څپې خپروي، په داسې حال کې، که چېرې ميلې عمودي وي، نو په عمودي ډول قطبی شوې څپې خپروي. هغه انتن چې بې سيم څپې تر لاسه کوي، بايد د استوونکي انتن ته ورته قطبي کېدنه ولري يا دا چې د ادراک يا د څپې د نيونې له سخت زيان سره به مخامخ شي. د بې سيم څپو زياتې طبيعي سرچينې لکه لمر، ستوري او له ګرمو جسمونو څخه د تور بدن وړانګه اچونه؛ نا قطبي شوې څپې خپروي، چې د قطبې کېدنې حالتونو په يو برابر مخلوط کې د لنډې څپې نا اړوند لړۍ لري.

د بې سيم څپو قطبې کېدنه د فوټونونو د يو کوانتم ميخانيکي ځانګړتيا له مخې مشخص کېږي، چې د دوی تاوېدل ورته وايي. يو فوټون کولی شي، د تاوېدلو يو له دوه ارزښتونو څخه ولري: دا کولی شي د ښي يا کيڼ لاس حس کې د حرکت د خپل لوري په اړه دوران وکړي. ښي دايروي قطبې شوې بې سيم څپې فوتونونه لري، چې په ښي لاس حس کې دوران کوي او تاوېږي. کيڼ دايروي قطبي شوې بې سيم څپې هغه فوټونونه دي، چې په کيڼ لاسي حس کې دوران کوي. هوار قطبې شوې بې سيم څپې د ښي او کيڼ لاس د تاوېدلو حالتونو د يو کوانتم يو پر بل ايښودونه کې فوټونونه لري. برېښنايي سيمه د ښي او کيڼ تاوېدونکو سيمو د يو پر بل ايښودنې څخه شامل دی، چې په هواره خوځېدنه کې اغېز کوي.