Elektromagnit to'lqinlar va ularning xususiyatlari. Radio printsiplari va ulardan amaliy foydalanish misollari

Qisqa to'lqinlar (to'lqin uzunligi oralig'i 10 dan 100 m gacha) katta masofalarga faqat ionosfera va Yer yuzasining ko'p marta aks ettirishlari tufayli cho'ziladi. Qisqa to'lqinlar yordamida radio aloqasi Yerdagi radio stantsiyalar orasidagi har qanday masofada amalga oshirilishi mumkin.
Ultrashort radio to'lqinlari (λ <10 м) проникают сквозь ионосферу и почти не огибают поверхность Земли. Поэтому они используются для радиосвязи между пунктами в пределах прямой видимости, а также для связи с космическими кораб­лями.
Endi radio to'lqinlarining yana bir qo'llanmasini ko'rib chiqing. Bu radar.
Radio to'lqinlaridan foydalangan holda ob'ektlarning aniqlanishi va aniq joylashishi deyiladi radar tomonidan. Radar o'rnatish - radar (yoki radar) - uzatuvchi va qabul qiluvchi qismlardan iborat. Radarda yuqori chastotali elektr tebranishlari qo'llaniladi. Kuchli mikroto'lqinli generator juda yo'naltirilgan to'lqin chiqaradigan antennaga ulangan. Nurlanishning keskin yo'nalishi to'lqinlarning qo'shilishi natijasida olinadi. Antenna shunday tuzilganki, har bir vibrator yuborgan to'lqinlar, qo'shilganida, bir-birini faqat ma'lum bir yo'nalishda kuchaytiradi. Qolgan yo'nalishlarda to'lqinlar qo'shilganda, ularning to'liq yoki qisman bekor qilinishi sodir bo'ladi.
Yoritilgan to'lqin bir xil nurlantiruvchi yoki boshqa yo'naltirilgan qabul qiluvchi antennani ushlab turadi.
Nishongacha bo'lgan masofani aniqlash uchun pulsatsiyalanuvchi nurlanish rejimi qo'llaniladi. Transmitter qisqa impulslar bilan to'lqinlarni chiqaradi. Har bir pulsning davomiyligi sekundining milliondan uch qismini tashkil qiladi va pulslar orasidagi interval taxminan 1000 baravar katta. To'xtash vaqtida aks ettirilgan to'lqinlar qabul qilinadi.
Masofani aniqlash radio to'lqinlarining maqsadga yo'nalgan va aksincha umumiy vaqtini o'lchash yo'li bilan amalga oshiriladi. Atmosferada \u003d 3 * 10 8 m / s bo'lgan radioto'lqinlar tezligi deyarli doimiy bo'lganligi sababli, R \u003d ct / 2.
Yuborilgan va aks ettirilgan signallarni katod nurlari trubkasi yordamida mahkamlash.
Radio to'lqinlari nafaqat ovozni uzatish uchun, balki tasvirni uzatish (televizor) uchun ham ishlatiladi.
Tasvirlarni masofadan uzatish printsipi quyidagicha. Etkazish stantsiyasida tasvir elektr signallarining ketma-ketligiga aylantiriladi. Ushbu signallar keyinchalik yuqori chastotali generator tomonidan ishlab chiqarilgan tebranishlarni modulyatsiya qiladi. Modulyatsiyalangan elektromagnit to'lqin uzoq masofalarga ma'lumot uzatadi. Qabul qilgich teskari transformatsiyani amalga oshiradi. Yuqori chastotali modulyatsiyalangan salınımlar aniqlanadi va qabul qilingan signal ko'rinadigan tasvirga aylanadi. Harakatni uzatish uchun ular kino printsipidan foydalanadilar: harakatlanuvchi ob'ektning (ramkalar) bir oz farqli tasvirlari sekundiga o'nlab marta (bizning televizorimizda 50 marta) uzatiladi.
Ramkaning tasviri vakuumli elektron naycha - ikonoskop yordamida bir qator elektr signallariga aylantiriladi. Ikonoskopdan tashqari, boshqa uzatish moslamalari mavjud. Ikonoskopning ichida optik tizim yordamida ob'ekt tasviri proektsiyalangan mozaik ekran mavjud. Mozaikaning har bir hujayrasi zaryadlangan va uning zaryadi hujayradagi yorug'lik hodisasining intensivligiga bog'liq. Elektron zaryad tomonidan yaratilgan elektron nur hujayraga zarba berganida bu zaryad o'zgaradi. Elektron nur barcha elementlarga ketma-ket zarba beradi, avval mozaikaning bir qatori, so'ngra boshqa chiziq va boshqalar (jami 625 satr).
Rezistordagi hozirgi quvvat hujayraning zaryadini qancha o'zgarishiga bog'liq R .  Shuning uchun, rezistor bo'ylab kuchlanish ramkaning chiziqlari bo'ylab yorug'likning o'zgarishiga mutanosib ravishda o'zgaradi.
Xuddi shu signal aniqlangandan keyin televizor qabul qilgichida olinadi. Bu shunday video signal. U vakuum elektron naychasining ekranidagi ko'rinadigan tasvirga aylantiriladi - rasm naychasi.
Televizion radio signallari faqat ultrashort (metr) to'lqinlar diapazonida uzatilishi mumkin.
Adabiyotlar ro'yxati.
1. Myakishev G.Ya. Buxovtsev B.B. Fizika - 11.M. 1993 yil.
2. Telesnin R.V., Yakovlev V.F. Fizika kursi. Elektr energiyasi M. 1970 yil
3. Yavorskiy B.M., Pinsky A.A. Fizika asoslari. T. 2.M. 1981 yil
Ingliz olimi Jeyms Maksvell Faradayning elektr energiyasi bo'yicha eksperimental ishini o'rganishga asoslanib, tabiatda vakuumda tarqaladigan maxsus to'lqinlar borligini taxmin qildi. Ushbu to'lqinlar Maksvell elektromagnit to'lqinlar deb nomladi. Maksvellning fikriga ko'ra, vorteksli magnit maydon elektr maydonidagi har qanday o'zgarish bilan yuzaga keladi va aksincha magnit maydonning har qanday o'zgarishi bilan vorteks elektr maydoni yuzaga keladi. Magnit va elektr maydonlarni o'zaro hosil qilish jarayoni boshlanganidan so'ng, u doimiy ravishda davom etishi va atrofdagi kosmosda tobora ko'proq yangi maydonlarni egallashi kerak (42-rasm). Elektr va magnit maydonlarni o'zaro hosil qilish jarayoni o'zaro perpendikulyar tekisliklarda sodir bo'ladi. O'zgaruvchan elektr maydoni vorteks magnit maydonini hosil qiladi, o'zgaruvchan magnit maydoni aylanma elektr maydonini hosil qiladi.
Elektr va magnit maydonlar nafaqat materiyada, balki vakuumda ham mavjud bo'lishi mumkin. Shuning uchun elektromagnit to'lqinlarni vakuumda tarqatish kerak.
Elektromagnit to'lqinlarning paydo bo'lishi uchun shart bu elektr zaryadlarining tezlashishi. Shunday qilib, magnit maydonida o'zgarish yuz beradi
Supero'tkazuvchilarda oqim o'zgarishi bilan va oqim o'zgarishi zaryadlar tezligining o'zgarishi bilan, ya'ni ular tezlashganda harakat qiladi. Vakuumda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi, Maksvellning hisob-kitoblariga ko'ra, taxminan 300000 km / s ga teng bo'lishi kerak.
Birinchi marta fizik Xaynrix Xertz yuqori chastotali uchqun bo'shlig'idan (Hertz vibratori) foydalanib, eksperimental ravishda elektromagnit to'lqinlarni oldi. Gerts eksperimental ravishda elektromagnit to'lqinlarning tezligini aniqladi. Bu Maksvell tomonidan to'lqinlar tezligini nazariy jihatdan aniqlashga to'g'ri keldi. Eng oddiy elektromagnit to'lqinlar elektr va magnit maydonlari sinxron harmonik tebranishlarni amalga oshiradigan to'lqinlardir.
Albatta, elektromagnit to'lqinlar to'lqinlarning barcha asosiy xususiyatlariga ega.
Ular to'lqinlarning aks ettirish qonuniga bo'ysunadilar: burilish burchagi aks ettirish burchagiga teng. Bir muhitdan ikkinchisiga o'tish paytida ular to'lqinlarning sinishi qonuniga rioya qilishadi va ular sinish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati ikkita berilgan muhit uchun doimiy bo'lib, birinchi vositadagi elektromagnit to'lqinlar tezligining ikkinchi muhitdagi elektromagnit to'lqinlar tezligiga nisbati va ikkinchisining sinishi indeksi deb ataladi. birinchisiga nisbatan muhit.
Elektromagnit to'lqinlarning diffraktsiya hodisasi, ya'ni ularning tarqalish yo'nalishi to'g'ri chiziqdan chetga chiqib, to'siqning chekkasida yoki teshikdan o'tayotganda kuzatiladi. Elektromagnit to'lqinlar aralashishga qodir. Shovqin - bu izchil to'lqinlarning bir-birining ustiga tushish qobiliyatidir, buning natijasida bir joyda to'lqinlar bir-birini kuchaytiradi, boshqa joylarda esa ular o'chib ketadi. (Kogerent to'lqinlar chastota va tebranish fazalarida bir xil bo'lgan to'lqinlardir.) Elektromagnit to'lqinlar dispersiyaga ega, ya'ni elektromagnit to'lqinlar uchun muhitning sinishi indekslari ularning chastotasiga bog'liq bo'lsa. Elektromagnit to'lqinlarning ikkita panjara tizimi orqali o'tishi bilan o'tkazilgan tajribalar bu to'lqinlarning ko'ndalang ekanligini ko'rsatdi.
Elektromagnit to'lqinning tarqalishi paytida E intensivligining vektorlari va magnit indüksiyali B to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar va bir-biriga o'zaro perpendikulyar bo'ladi (43-rasm).

Elektromagnit to'lqinlardan simlarsiz aloqani o'rnatish uchun amaliy foydalanish imkoniyati 1895 yil 7-mayda rus fizigi A. Popov tomonidan namoyish etildi. Bu kun radioning tug'ilgan kuni hisoblanadi. Radioaloqani amalga oshirish uchun elektromagnit to'lqinlarning tarqalish ehtimolini ta'minlash kerak. Agar elektromagnit to'lqinlar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan lasan va kondensatordan kelib chiqsa, u holda o'zgaruvchan magnit maydon lasan bilan bog'lanadi va o'zgaruvchan elektr maydoni kondansatör plitalari orasida to'planadi. Bunday zanjir yopiq deb nomlanadi (44-rasm, a).

Yopiq tebranish davri deyarli elektromagnit to'lqinlarni atrofdagi kosmosga tarqata olmaydi. Agar kontaktlarning zanglashi lasan va tekis kondensatorning ikkita plitasidan iborat bo'lsa, unda bu plitalar qanchalik keng aylantirilsa, elektromagnit maydon atrofdagi bo'shliqqa shunchalik erkin kirib boradi (44-rasm, b). Ochiq salınımlı kontaktlarning zanglashiga olib keladigan holat bu lasanning qarama-qarshi uchlarida plitalarni olib tashlashdir. Bunday tizim ochiq salınımlı elektron deb ataladi (44-rasm, c). Aslida, kontakt lasan va uzun sim - antennadan iborat.
Antennada joriy kuchning salınımlarının bir xil amplitudasida chiqariladigan elektromagnit to'lqinlarning energiyasi (tebranmagan tebranishlar generatoridan foydalangan holda) tebranish chastotasining to'rtinchi kuchiga mutanosibdir. O'nlab, yuzlab va hatto minglab gerts chastotalarida elektromagnit to'lqinlarning intensivligi ahamiyatsiz. Shu sababli, radio va televizion aloqalarni amalga oshirish uchun bir necha yuz ming gertsdan yuzlab megahertsgacha chastotali elektromagnit to'lqinlardan foydalaniladi.
Radio nutqini, musiqani va boshqa ovozli signallarni uzatishda yuqori chastotali (tashuvchi) tebranishlarning turli xil modulyatsiyalari qo'llaniladi. Modulyatsiyaning mohiyati shundan iboratki, generator tomonidan ishlab chiqarilgan yuqori chastotali salınımlar past chastotalar qonuniga muvofiq o'zgaradi. Bu radio uzatish printsiplaridan biridir. Yana bir printsip - bu teskari jarayon - aniqlash. Antenna qabul qiluvchisi tomonidan qabul qilingan modulyatsiyalangan signaldan radio signallarni qabul qilishda past chastotali ovoz tebranishlarini filtrlash kerak.
Radio to'lqinlaridan foydalanib, nafaqat audio signallari, balki ob'ektlarning tasvirlari ham masofaga uzatiladi. Zamonaviy flot, aviatsiya va kosmonavtikada radar katta rol o'ynaydi. Radar to'lqinlarning o'tkazuvchan jismlardan aks ettirish xususiyatiga asoslanadi. (Elektromagnit to'lqinlar dielektrik yuzadan va deyarli butunlay metallarning sirtidan deyarli aks etadi.)