Радиофизика (от лат, radio —
изпускам лъчи, и физика).Радиовълни — електромагнитни
вълни с дължина на вълната от
(и над) 10 km до (и под) 1 mm;
на скалата на честотите се
простират от 30 kHz до 300 MHz.
Радиофизиката обхваща изучаването и приложенията на електромагнитните трептения и вълни от радиочестотния обхват, т. е. на радиовълните.
През 1867 г. английският физик Джеймс Максуел стига до идеята за електромагнитните вълни. Той доказва, че всяка промяна на електромагнитното поле, възникнала на дадено място, се разпространява в пространството във вид на електромагнитна вълна със скорост, равна на скоростта на светлината. Тези теоретични предположения са потвърдени експериментално през 1886 – 1889 г. от Хайнрих Херц, което е и предпоставка за създаване на радиото.
Радиовръзката се осъществява чрез разпространение на радиовълните, които са част от спектъра на електромагнитните вълни.
Една електромагнитна вълна от радиочестотния обхват се превръща в радиосигнал, когато чрез нея се пренася информация: говор и музика (при радиовръзката), образ (при телевизията), информация за местоположението или скоростта на движещ се отдалечен обект (в радиолокацията), информация за състоянието на отдалечен обект (в телеметрията), команди за изменение състоянието на обекта (при командните радиолинии).
В какво се състои „физиката на радиото“? Около проводник, по който тече променлив ток с висока честота, се създава високочестотно променливо електромагнитно поле, чието електрично и магнитно поле се променят с честотата на изменение на тока. При определени условия променливото електромагнитно поле се „откъсва“ от проводника, който в този случай се превръща в излъчваща антена, и се разпространява в околното пространство. Обратно — ако се помести проводник в електромагнитно поле, то в него се индуцира променлив ток с честотата на полето. В този случай проводникът изпълнява роля на приемна антена.
Електромагнитните вълни се характеризират със своята дължина или с честотата си.
Изобретател на радиото е Александър Степанович Попов, който пръв обръща внимание върху възможността за използване на електромагнитните вълни за предаване на сигнали на разстояние. На 7.V.1895 г. руският физик демонстрира своя апарат. Първата радиовръзка на големи разстояния (през Атлантическия океан) е осъществена от Гулиелмо Маркони през 1901 г.
В радиофизиката се изучават явленията, съществени за всички етапи на радиовръзката — генерация на електромагнитни сигнали (радиотехническата апаратура, чрез която се извършва произвеждането, усилването и управлението на тока с висока честота, се нарича радиопредавател), излъчване на електромагнитни вълни (чрез предавателна антена), разпространение на радиовълните (което се осъществява по земята и в атмосферата) и накрая, приемането на радиосигналите (радиотехническото устройство, в което сигналите постъпват, отделят се и се усилват, е радиоприемникът). Радиофизиката е физичната основа на радиотехниката и електрониката. От друга страна, етапите на нейното развитие винаги са били свързани с изискванията на техниката — например с бурното развитие на радиотехниката и радиовръзките през 30-те — 40-те години на XX в., със зараждането на радиолокацията и радионавигацията.
Към радиотехническите устройства се предявяват все по-големи изисквания — за бързодействие, за простота на управление, за висок коефициент на полезно действие, за усвояване на нови честотни обхвати и на по-големи мощности, за висока чувствителност, селективност и ниско ниво на шумовете. Решаването на тези задачи изисква от радиофизиката изучаване на електричните трептения в електрични вериги и системи, както и изучаване на взаимодействието на електромагнитните вълни с електричните товари във вакуум, плазма и твърди тела. От друга страна, изучаването на вече съществуващите прибори, например тези за свръхвисоки честоти (магнетрони, клистрони, лампи с бягаща вълна, лампи с обратна вълна, твърдотелни и газоразрядни прибори), разкриват нови пътища за създаване на радиотехнически устройства. Изследванията върху излъчването на радиовълните са свързани с разработването на антени за различните честотни обхвати. Изучаването на разпространението на вълните в различни направляващи системи (вълноводи, коаксиални кабели, двупроводни линии, забавящи системи) има важно значение за създаване на системи за радиовръзка и елементи на генериращи, предаващи и приемни устройства.
Много важна задача на радиофизиката е и изучаване разпространението на радиовълните над повърхността на Земята при отчитане на сложните геофизични, атмосферни и космични условия.
Всички тези проблеми са свързани с направлението в радиофизиката „физика за радиото“. Но не трябва да се забравя и второто направление на радиофизиката, а именно — „радио за физиката“, в което чрез методите и средствата на радиотехниката се изучават самите физични обекти — атомни ядра и молекули, земна атмосфера и небесни тела. Тези направления вече са се превърнали и в самостоятелни области — радиоастрономия (изследване на небесните тела чрез собственото им радиолъчение), радиометеорология (изучаване влиянието на метеорологичните условия върху разпространението на вълните и изучаване явленията в атмосферата по изменение в характеристиките на приеманите сигнали), радиоспектроскопия (изучаване на спектрите на поглъщане и излъчване на различните вещества).
Клонове на радиофизиката са и статистическата радиофизика, радиооптиката и квантовата радиофизика.
Без значение е коя характеристика на вълните се използва — дължина (λ) или честота (ν), тъй като те са свързани чрез скоростта на разпространение на вълната: c=λν
Във връзка с особеностите при разпространението си радиовълните се разделят на следните обхвати: свръхдълги (λ=100-10 km, ν=3-30 kHz); дълги (λ=10—1 km,ν=30-300 kHz); средни (λ=1000-100 m, ν=300-3000 kHz); къси (λ=100-10 m, ν=3—30 MHz) и ултракъси (λ<10 m, ν>30 MHz).
Ултракъсите вълни се подразделят на метрови, дециметрови, сантиметрови и милиметрови. Субмилиметровите радиовълни (λ=1-0,05 mm) дори навлизат в областта на инфрачервеното излъчване, която е съседната (при намаляване дължината на вълната) област на електромагнитните вълни.
Радиофизиката е наука с много направления, които проникват в редица области на физиката и поставят основите на много технически науки. На теоретичните методи, разработени в радиофизиката, дължат своето развитие математическата теория на трептенията, теорията на автоматичното регулиране, теорията на информацията и кибернетиката. На близкото бъдеще принадлежи навлизането на тази наука и в геофизиката и хидрофизиката, акустиката, биофизиката и в други области на естествознанието.
Вж. Електродинамика, Оптика и Статистическа физика.