Fale elektromagnetyczne - telewizja

Jedną z podstawowych form energii jest energia promieniowania elektromagnetycznego. Fale elektromagnetyczne to rozprzestrzenianie się zaburzenia elektromagnetycznego w postaci zmiennego pola elektrycznego i magnetycznego w środowisku otaczającym źródło tych zaburzeń lub w próżni, którym towarzyszy przenoszenie się energii elektromagnetycznej. Prędkość fal elektromagnetycznych w próżni wynosi 300 000 km/s. Fala elektromagnetyczna w ośrodku jednorodnym jest falą poprzeczną. Najprostszą falą elektromagnetyczną jest fala monochromatyczna. Wykrycie fal elektromagnetycznych wymaga stosowania odpowiednich detektorów przetwarzających energię elektromagnetyczna w inne formy energii.
Fale elektromagnetyczne znalazły szerokie zastosowanie między innymi w telekomunikacji. Telekomunikacją nazywa się dziedzinę zajmującą się przekazywaniem na odległość dźwięków, obrazów i sygnałów. Obejmuje ona telefonię, telegrafię, radiofonię, radiolokację, telewizję oraz telefonię komórkową. Idea telewizji pochodzi od dwóch brytyjskich uczonych Ayrtona i Perry’ego. W latach 70. XIX wieku zbudowano pierwsze fotokomórki, które mogły zamieniać światło, na sygnały elektryczne. Ayrton i Perry chcieli przez oświetlenie fotokomórek wytworzyć prąd, który mógłby służyć do przekazywania obrazów. Zaproponowana w roku 1880 idea nie doczekała się realizacji, a to z tego powodu, że prąd wytwarzany w fotokomórce był zbyt słaby. Wówczas nie znano jeszcze żadnej metody wzmocnienia sygnału prądowego. Następny wielki krok ku telewizji wykonał Niemiec Paul Nipkow. Który odkrył obrotową tarczę, która obracając się mogła analizować linie po linii pole obrazu. Z powodu nowego, całkiem innego wynalazku prace nad systemem z otworową tarczą zostały zarzucone. Działające systemy telewizyjne musiały poczekać na wynalazek triody – lampy elektronowej, która mogła być użyta jako wzmacniacz sygnału elektrycznego. Wynaleziona w 1906 r. przez Amerykanina Lee de Foresta lampa umożliwiła Szkotowi Johnowi Logie Bairdowi budowę systemu telewizji opartego na pomyśle Nipkowa. W roku 1926 Baird mógł już zademonstrować pierwszy system przesyłania obrazów za pomocą fal radiowych. W 1932 roku BBC zgodziła się rozpocząć serię eksperymentalnych transmisji telewizyjnych. Do czasu rozpoczęcia regularnych transmisji w 1936 roku BBC zaadaptowało inny system stworzony przez kompanię American Marconi/EMI. Z początku ekran dzielono na 405 linii poziomych, po których odbywało się skanowanie, lecz potem ich ilość zwiększono do 625 (525 w USA). Dawało to znacznie lepsze rezultaty niż system mechaniczny, wykorzystujący zaledwie 30 linii. Dla standardowej telewizji szerokość pasma wynosi około 8 Mhz – tyle miejsca zajmuje każdy kanał telewizyjny. W telewizji kolorowej, którą zaczęto emitować w Polsce w 1971 roku wykorzystuje się 3 sygnały o trzech podstawowych składnikach kolorowych obrazu: czerwonym, żółtym i niebieskim. Sygnał telewizyjny zawiera znacznie więcej informacji niż sygnał akustyczny.

Dlatego nie można przesyłać sygnałów TV na niskich częstotliwościach, gdyż sygnał zajmuje znaczny zakres częstotliwości i przy niskich częstotliwościach fali nośnej te zakresy by się na siebie nakładały i wzajemnie sobie przeszkadzały. Dlatego do przenoszenia sygnału telewizyjnego stosuje się fale nośne o częstotliwościach większych od częstotliwości fal radiowych. Są to fale metrowej i decymetrowej długości występujące w zakresie fal ultrakrótkich tzw. UKF i UHF. W latach 80. zastosowano inne metody przesyłania sygnałów TV – telewizję kablową oraz satelitarna. Telewizja kablowa przesyła sygnał światłowodem bezpośrednio do domu. W ten sposób można przesłać znacznie więcej kanałów niż z użyciem fal radiowych. Telewizja satelitarna wykorzystuje częstotliwości mikrofalowe, znacznie wyższe niż używane przez tradycyjną telewizję „naziemną”.