De “Gouden Eeuw of Radio” zou in de jaren ’50 zijn geëindigd, met de komst van de televisie. Maar raad eens? TV-programma’s werden uitgezonden met radiosignalen. En vandaag de dag? Radio is overal. Je hebt een radio in je auto, maar misschien stream je liever muziek op je telefoon. Hoe komt de muziek bij je terecht? Ja, via radiogolven van zendmasten. Je GPS werkt ook op radio. Dat geldt trouwens ook voor je wifi en Bluetooth thuis.
Radiogolven zijn een soort elektromagnetische straling, net als zichtbaar licht. Maar ze bevinden zich aan de onderkant van het spectrum, wat ze onschadelijk maakt voor mensen, omdat lage frequentie lage energie betekent. (Hoogfrequente, hoogenergetische straling zoals röntgenstraling of gammastraling is een ander verhaal.) Dat is een van de redenen waarom radiogolven ideaal zijn voor draadloze communicatie. Ze kunnen ook grote afstanden afleggen en obstakels zoals muren passeren.
Radio is dus net zo relevant als altijd. Maar wist u dat u met enkele eenvoudige benodigdheden eenvoudig thuis uw eigen radiozender en -ontvanger kunt bouwen? Ik ga je laten zien hoe. Het is een leuk project en een goed excuus om coole natuurkunde te verkennen.
Wat is een elektromagnetische golf?
Trouwens, wat is een golf? Stel je voor dat je een lang touw hebt waarvan het ene uiteinde aan een deurklink is vastgemaakt. Je staat aan de andere kant van de kamer en houdt het andere uiteinde vast. Als u nu uw hand op en neer schudt, veroorzaakt u een verstoring van de snaar, en die verstoring zal zich langs de lengte van de snaar voortbewegen. Dat is een golf. Kortom, golven brengen energie over zonder materie over te dragen.
Wat als je het touwtje weghaalt? In dat geval zou je eruit zien als een verdrietig mens die een denkbeeldige vriend de hand schudt. Zonder het touwtje is er geen golf. Golven hebben iets nodig om in te ‘wuiven’ – ze hebben een medium nodig. Zonder water kun je geen oceaangolven hebben. Je kunt geen geluidsgolven in de ruimte hebben, omdat er geen lucht is waar ze doorheen kunnen golven.
Maar wat als je, in plaats van een touwtje, een elektrische lading (zoals een elektron) op en neer schudt? Elektrische ladingen creëren elektrische velden, dus dit bewegen lading zal een oscillerend elektrisch veld creëren, en dat veroorzaakt een elektrische golf. En hier wordt het raar: het blijkt dat een veranderend elektrisch veld ook een verandering creëert magnetisch veld. En omgekeerd: een veranderend magnetisch veld creëert een veranderend elektrisch veld. Wij weten dit van vergelijkingen van Maxwell.
Dit betekent dat we elektrische en magnetische oscillaties hebben die samen reizen, en elk is het medium van de ander. De combinatie wordt elektromagnetische straling genoemd, ook wel ‘licht’ genoemd. Ja, radiogolven zijn slechts licht, en licht kan zichzelf voortplanten door de lege ruimte – met de snelheid van het licht, trouwens.
Een piëzo-elektrisch radiostation
Oké, laten we een radiogolf maken! Voor een zender heb je alleen een grillaansteker nodig, je weet wel, het soort met de lange buis. Wanneer u de trekker ingedrukt houdt, komt er gas vrij via het uiteinde van de buis en wordt het met een kleine vonk ontstoken. Hier is er een die ik doormidden heb gesneden:
Foto: Rhett Allain
