Как Wi-Fi проходит через стены?
Довольно частый вопрос — это как Wi-Fi сигнал может проходить через стены ? В общем-то, полезно отметить, что через стены проходит ещё и сигнал сотовой связи, и самое обычное «радио», но интересует многих почему-то именно Wi-Fi.
Что такое сигнал Wi-Fi
Чтобы правильно ответить на этот вопрос для начала нужно разобраться с тем, что такое Wi-Fi вообще . Сигнал этого типа отличается от обычного радиосигнала только тем, что работает на другой частоте. Мы имеем дело с самой обычной радиоволной, только вещание идёт не на 90 мегагерцах, а на 2,4 — 5 гигагерцах.
Как мы помним из физики, скорость распространения волны связана с частотой этой волны и её длиной. Если частота выросла, то длина стала меньше . Получается, что Wi-Fi — это ультракороткие волны. Да, да — те самые радиоволны, с которыми ещё Попов экспериментировал.
Но от того, что мы понимаем, как устроен Wi-Fi, понимания способности проникать сигнала через стены это нам не добавит. Разве что, теперь можно рассуждать на тему как радиоволны проходят через стены .
Что такое радиоволна
Для этого нужно предварительно разобраться с тем, что такое радиоволна . Слово «волна» присутствует тут не случайно. Подобно механической волне, мы наблюдаем передачу энергии без передачи вещества. Но если в случае морской волны мы чётко видим, как происходит колебание огромной массы воды, то в случае радиоволны видимой среды нет.
Можно предположить, что колеблются свободные частицы, но радиоволна неплохо распространяется и в вакууме в космическом пространстве. Там нет никакой материи. Подобный вопрос вызывает и распространение солнечного света, который тоже имеет волновую природу.
Когда-то предполагалось, что радиоволна передается посредством колебаний некоторой среды , которая называется эфиром. Даже сейчас теория эфира порой оказывается наиболее предпочтительной. Эфиром по представлениям адептов теории называется некоторая особая среда, в которой распространяются радиоволны и электромагнитные излучения.
Эфир долго искали-искали, да ничего не нашли . В итоге взяли и переименовали всё это в электромагнитную среду. По современным представлениям, именно она и колеблется, когда распространяется радиоволна. Для этой статьи такого приближения хватит.
Способность проходить через предметы
Тут для понимания стоит отметить, что, скажем, явление пропускания предметами радиоактивного излучения не вызывает ни у кого недоумения. Просто звучит оно привычно и представить такое явление чуть проще.
Заряженные частицы летят через структуру материала, проходят через неё и свободно выходят с обратной стороны. Это похоже на протекание воды через решетку. Частенько свойства пронизываемого радиацией предмета кардинально меняются.
Для радиоактивного излучения многие материалы прозрачны, как и стекло для света . А вот со стекла и света нужно чуть подробнее. Ведь свет тоже электромагнитное излучение. Почему стекло для него прозрачно?
Просто внутренняя структура стекла такая, что электромагнитная волна свободно пропускает колебание и стекло становится для света проницаемым. Ничто не мешает колебаться волне внутри стекла. Для солнечного луча этот материал является ничем иным, как решето для потока воды. А вот доска уже не будет пропускать свет. Её структура не позволяет волне свободно перемещаться внутри и свет доску не проходит. Остается или отражаться, или дифрагировать.
Теперь возьмем магнит и фанерку . Под фанеркой поместим магнит, а над фанерой расположим железный гвоздь. Магнит будет спокойно таскать железный гвоздь через фанеру. Это говорит о том, что фанера проницаема для электромагнитного поля аналогично стеклу для световой волны. В общем-то, магнит — это источник магнитного излучения. Оно свободно проходит такой материал. Аналогичным образом материал пропустит и радиоволну! Электромагнитная среда пронизывает большую часть предметов вокруг нас и может колебаться внутри этих предметов аналогично свету внутри стекла . Потому и радиоволна проходит через предметы.
Схема с сайта https://www.iphones.ru/iNotes/640631. Тут изображен немного другой процесс, но в целом логику отражает оно и тут хорошо.
Для волны этих предметов просто не существует , как для гамма-излучения не существует нашей одежды! Точнее, правильнее сравнивать опять с решетом. Оно для воды вроде как существует, но на поток ощутимого влияния не оказывает.
Важно отметить, что радиоволна пройдет не через все предметы. Например, внутри чугунной кастрюли сигнала не будет. Получается, что не все предметы на пути волны для неё одинаковы. Это зависит от молекулярного устройства предмета. Аналогичная картина, кстати, и с радиацией. Ведь свинцовые стены гасят излучение.
Исходя из этих рассуждений вполне понятно, как и сигнал Wi-Fi, который является радиоволной, проходит через стены . Ну а дальше оказывает влияние специфика распространения ультракоротких волн и мощность сигнала.
Кстати, рассуждения о вреде Wi-Fi и сетей 5G, пошли тоже от логики изменения структуры материалов в результате воздействия электромагнитных волн. Тут вспоминается микроволновка, которая такими волнами разогревает пищу.
Полезная книга от меня по основам физики (механики)
Обязательно оцените статью лайком и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала. Виноваты странные алгоритмы Дзена!
Советую также прочитать на нашем канале:
Как работает Wi-Fi 2.4 vs 5 ГГц: что лучше и почему вай фай опасен для здоровья?
Wi-Fi это технология, которая использует радиоволны для отправки и получения сигналов от находящихся поблизости устройств, чтобы обеспечить им доступ в этот ваш Интернет. Wi-Fi это сокращение от Wireless Fidelity, и переводится как. беспроводная точность? Эм. На самом деле слово Wi-Fi — это бренд, который лепят на каждую железку, производители которой доказали, что она умеет конвертировать радиосигнал в цифровой и обратно, а потом отправлять его в сеть. Техническое название этой технологи звучит так — IEEE 802.11, где цифры после букв обозначают разные поколения технологии.
Радиочастоты сигналов Wi-Fi значительно отличаются от тех, которые используются в автомобильных радиоприемниках, сотовых телефонах или рациях, поскольку частоты Wi-Fi лежат в диапазоне гигагерц, а такие волны далеко не распространяются. Именно поэтому, чем ближе ты находишься к своему Wi-Fi роутеру тем лучше он раздаёт сигнал. В современных роутерах могут использоваться две частоты радиоволн: 2,4 и 5 гигагерц. Что это значит? Представь, что ты сидишь на пляже и наблюдаешь, как волны разбиваются о берег. Время между каждым ударом волны — частота волн. Один герц — это частота одной волны в секунду, а один гигагерц равен одному миллиарду волн в секунду. Расслабиться на таком пляже явно не получится Короче, чем выше частота, тем больше объем данных, передаваемых в секунду, и тем выше скорость. Зачем нам 2 частоты? Прикол в том, что на частоте 2,4 гигагерца работает ещё много всяких штук, например, некоторые микроволновки, Bluetooth устройства и беспроводные телефоны. Работая одновременно они начинают наводить друг на друга помехи, создавая интерференцию сигнала. 
На частоте 5 гигагерц эфир посвободнее и данных за единицу времени можно передать больше, но есть другая проблемка. Чем выше частота, тем сложнее сигналу преодолеть препятствия типа стен и потолков в здании. Так что этот раунд за 2,4 ГГц. Ещё важно, что частоты Wi-Fi разделены на несколько каналов, чтобы предотвратить интерференцию и помехи. Помнишь мы сказали, что радиочастоты Wi-Fi это 2,4 гигагерц? Это не совсем так. На самом деле это диапазон от 2,4 до примерно 2,5 Гигагерц разделенный на 13 частей, которые называются каналами. Например, мы можем настроить роутер так, чтобы он занял 1 канал, в этом случае он будет вещать в диапазоне от 2401 до 2423 мегагерц. Но что если роутеры твоих соседей тоже займут первый канал? Придется стучать по батарее чтобы он перенастраивал роутер! 
Как ты можешь догадаться, роутеры с диапазоном 5 Гигагерц лишены этого недостатка, так как там намного больше каналов. Так что, вот тебе хак: если мучаешься со скоростью своего соединения, когда сидишь на Wi-Fi — попробуй перелезть на другой канал. Когда дело доходит до обмена данными по этим каналам, тут-то и происходит волшебство. Изначально точка доступа Wi-Fi вещает на всю округу сообщения о том что я вот такая точка, работаю на такой частоте, вот мое название, которое по умному называется SSID (Service Set Identifier), ко мне можно подключиться, а мы на своем устройстве принимаем его и делаем запрос в сторону этой точки, говоря что да, хочу к тебе подключиться, вот пароль. Когда ты выходишь в Интернет на своем устройстве, оно преобразует всю информацию в двоичный код, язык компьютеров, нули и единицы. Эти 1 и 0 преобразуются в частоты волн микросхемой Wi-Fi, встроенной в твое устройство. Частоты проходят по радиоканалам, упомянутым ранее, и принимаются маршрутизатором Wi-Fi. Затем маршрутизатор преобразует частоты обратно в двоичный код и переводит код в запрошенный тобой трафик, а маршрутизатор получает эти данные через проводной кабель от твоего провайдера. Все это происходит невероятно быстро. Большинство роутеров работают со скоростью 54 Мбит/с, а это означает, что за одну секунду принимается или отправляется 54 миллиона единиц и нулей. Окей, но если мои данные летают по радиоволнам, то любой сможет их перехватить и прочитать? Перехватить — да, прочитать — нет. Всё шифруется. В самом начале в Wi-Fi были проблемы с безопасностью, из-за того что для защиты данных применялся очень слабый алгоритм шифрования RC4. Проблема, как и всегда в таких случаях, заключалась в длине ключа. Но с развитием технологии, безопасности уделили должное внимание и теперь во всех современных роутерах используется алгоритм шифрования AES с длиной ключа 256 бит. Ну и самое волнующее — опасен ли Wi-Fi? Смогу ли я пускать паутину, если посижу на роутере? Ну, нет. Давайте разберемся: у вас дома множество излучающих устройств. Та же микроволновка выделяет в тысячи раз более мощное излучение. Если обратиться к исследованиям, то постоянное воздействие сильного СВЧ-излучения на человеческий организм не проходит для него бесследно и действительно чревато проблемами со здоровьем. Но добавим, что Wi-Fi-устройства работают в неионизирующем диапазоне излучения, не оказывающем такого вредного воздействия, как ионизирующее излучение, которое способно образовывать ионы в веществе, на которое воздействует. Но, надо признать, Wi-Fi излучение может влиять на живые организмы за счет тепловых и нетепловых воздействий. Но спешим вас успокоить: специалисты утверждают, что из всех бытовых устройств, использующих радиочастоты, роутер — самое безопасное. Однако, лучше всего располагать его подальше от мест постоянного пребывания: повесьте его в коридор, или на чердак, например.