Fizika ва kimyo” fakulteti “fizika” kafedrasi

1.3 Elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari:
Zamonaviy radiotexnika qurilmalari juda vizual eksperimentlarga elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlarini kuzatish imkonini beradi. Bunday holda, santimetr to'lqin uzunliklaridan foydalanish yaxshidir. Ushbu to'lqinlar maxsus mikroto'lqinli generator tomonidan chiqariladi. Jeneratörün salınımları ovoz chastotasi bilan modullanadi. Aniqlanganidan keyin olingan signal karnayga beriladi.
Vakuumning tarqalish tezligi chastotaga bog'liq emas;
Dielektrik tomonidan to'lqinlarning qisman so'rilishi;
To'lqinlarning metallardan deyarli to'liq aks etishi;
Dielektriklar chegarasida to'lqinlarning sinishi;
Shovqin, to'lqin tarqalishi.
Elektromagnit to'lqinning energiya xususiyatlari
Elektromagnit to'lqinlarning energiya xususiyatlari ularning ma'nosi bilan mexanik to'lqinlarning energiya xususiyatlariga to'g'ri keladi.
To'lqin tarqaladigan muhit elektr va magnit maydonlarining energiyalaridan iborat bo'lgan elektromagnit energiyaga ega.
Elektromagnit maydonning volumetrik energiya zichligi () - bu muhitning birlik hajmiga elektr va magnit maydonlarining jami energiyasi:
Elektromagnit to'lqinda elektr va magnit maydonlarning energiya zichligi bir xil

• 
  Fotonlar va kvant nazariyasi. 19-asr va 20-asrning oxirida, elektromagnit nurlanishning yaxlit nazariyasi nihoyat qurilganga o'xshaydi, tabiat yana bir hayratga tushdi: Maksvell nazariyasida tasvirlangan to'lqin xususiyatlaridan tashqari, nurlanish zarrachalarning xususiyatlarini ham namoyish etadi, qanchalik uzun bo'lsa, shuncha kuchli bo'ladi. to'lqinlar. Ushbu xususiyatlar, ayniqsa, 1887 yilda G.Xerts tomonidan kashf etilgan fotoelektrik effekt (yorug'lik ta'siri ostida metall sirtidan elektronlarni urish) fenomenida yaqqol namoyon bo'ladi. Ma'lum bo'ldiki, har bir o'chirilgan elektronning energiyasi uning zichligiga emas, balki yorug'lik n ning chastotasiga bog'liq. Bu yorug'lik to'lqini bilan bog'liq energiya diskret qismlar - kvantlar orqali uzatilishini anglatadi. Agar siz hodisa yorug'ligining intensivligini oshirsangiz, unda har birining vaqtiga to'kilgan elektronlar soni oshadi, ammo ularning har birining energiyasi emas. Boshqacha qilib aytganda, nurlanish energiyani fotonlar deb atalgan yorug'lik zarralari kabi ma'lum minimal qismlarga o'tkazadi. Fotonda tinchlik massasi ham, zaryad ham yo'q, lekin spin ham, unga teng keladigan impuls ham bor hn / c, va energiya teng hn; u bo'shliqda doimiy tezlikda harakat qiladi
  
  

Elektromagnit to'lqin shkalasi
Elektromagnit to'lqinlarning butun miqyosi barcha chiqindilar kvant va to'lqin xususiyatlariga ega ekanligidan dalolat beradi. Bu holatda kvant va to'lqin xususiyatlari istisno qilmaydi, balki bir-birini to'ldiradi. To'lqin xususiyatlari past chastotalarda va yuqori chastotalarda kamroq aniqlanadi. Aksincha, kvant xususiyatlari yuqori chastotalarda va past chastotalarda kamroq aniqlanadi. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, kvant xususiyatlari yorqinroq bo'ladi va to'lqin uzunligi qancha uzoq bo'lsa, to'lqin xususiyatlari yorqinroq bo'ladi. Bularning barchasi dialektika qonunining (miqdoriy o'zgarishlarning sifat jihatiga o'tish) tasdig'i bo'lib xizmat qiladi

• 
  1831 yil - Maykl Faradey magnit maydonning har qanday o'zgarishi atrofdagi indüksiyon (vorteks) elektr maydonining paydo bo'lishiga olib kelishini aniqladi.
  

1864 yil - Jeyms - Klerk Maksvell vakuum va dielektriklarda tarqaladigan elektromagnit to'lqinlar mavjudligini taxmin qildi. Elektromagnit maydonni o'zgartirish jarayoni biron bir nuqtada boshlanganidan so'ng, u doimiy ravishda kosmosning yangi maydonlarini egallab oladi. Bu elektromagnit to'lqin.
Elektromagnit to'lqinlarni kashf qilish tarixi

• 
  1887 yil - Geynrix Xertz "Tez Tez elektr tebranishlari to'g'risida" nomli asarini nashr etdi, unda u o'zining eksperimental sozlashlari - vibrator va rezonator - va uning tajribalari haqida so'zlab berdi. Atrofidagi bo'shliqdagi vibratorda elektr tebranishlari paytida rezonator tomonidan ro'yxatga olingan o'zgaruvchan elektromagnit maydon paydo bo'ladi.
  

• Radio to'lqinlari

  
  

• 
  To'lqin uzunliklari 1 m dan 50 km gacha bo'lgan maydonni qamrab oladi, ular tebranuvchi pastadir va makroskopik vibrator yordamida olinadi.
  
• 
  Xususiyatlari: turli chastotali va turli xil to'lqin uzunlikdagi radioto'lqinlar diffraksiya va shovqin xususiyatlarini namoyish etuvchi turli xil vositalar tomonidan so'riladi va aks ettiriladi.
  
• 
  Ilova radio aloqa, televizor, radar.
  

Uzun to'lqinlar

• 
  Uzunligi 1000 dan 10000 m gacha bo'lgan radioto'lqinlar uzun (chastota 300-30 kHz) va uzunligi 10 000 m dan ortiq radioto'lqinlar - ultra uzun (chastotasi 30 kHz dan kam) deb nomlanadi.
  
• 
  Uzun va ayniqsa ekstra-to'lqinlar quruqlik yoki dengizning ichki qismidan o'tayotganda ozgina so'riladi. Shunday qilib, uzunligi 20-30 km bo'lgan to'lqinlar dengiz tubiga bir necha o'nlab metrlarga kirib borishi mumkin va shu sababli suv osti kemalari bilan aloqa qilishda, shuningdek, er osti radio aloqalarida foydalanish mumkin.
  
• 
  Uzun to'lqinlar Yerning sharsimon yuzasida yaxshi tarqalib ketgan.
  
• 
  Bu uzoq va ekstra-to'lqinlarni Yer to'lqinida 3000 kmgacha masofaga tarqalishiga imkon beradi.
  

Uzoq to'lqinlarning asosiy ustunligi elektr maydonining yuqori barqarorligidir: aloqa liniyasida signal kuchi kun davomida va yil davomida ozgina o'zgaradi va tasodifiy o'zgarishlarga duch kelmaydi. Elektr maydonining kuchini olish uchun 20,000 km dan ortiq masofani ta'minlash mumkin, ammo buning uchun kuchli transmitterlar va katta antennalar kerak bo'ladi.

• 
  Uzoq to'lqinlarning noqulayligi og'zaki yoki musiqani uzatish uchun zarur bo'lgan keng chastota diapazonini uzatishning mumkin emasligidir. Hozirgi vaqtda uzoq va ekstra-to'lqinli radioto'lqinlar asosan uzoq masofalarga telegraf aloqasi uchun, shuningdek navigatsiya uchun ishlatiladi.
  
• 
  Qo'shimcha uzunlikdagi radioto'lqinlarning tarqalish shartlari momaqaldiroqni kuzatib tekshiriladi. Chaqmoq zaryadsizligi - bu yuzlab gertsdan o'nlab megahertsgacha bo'lgan turli xil chastotalarning tebranishlarini o'z ichiga olgan joriy zarba. Momaqaldiroq pulsi energiyasining asosiy qismi oraliqda
  

O'rta to'lqinlar

• 
  O'rta to'lqinlar uzunligi 100 dan 1000 m gacha (chastotalar 3-0,3 MGts) radio to'lqinlarni o'z ichiga oladi. O'rta to'lqinlar asosan eshittirish uchun ishlatiladi. Ular yer usti va ionosfera to'lqinlari sifatida tarqalishi mumkin.O'rta to'lqinlar Yerning yarimo'tkazuvchan yuzasida sezilarli yutilishni boshdan kechiradi, Yer to'lqinining tarqalish diapazoni 500-700 km masofa bilan cheklangan. Uzoq masofalarda radioto'lqinlar ionosfera to'lqini orqali tarqaladiKechasi o'rta to'lqinlar ionosfera qatlami orqali tarqaladi, buning uchun elektron zichligi etarli. Kunduzi bir qavat o'rta to'lqinlarni juda kuchli singdiradigan to'lqin tarqalish yo'lida joylashgan. Shu sababli, oddiy uzatuvchi kuchlarda elektr maydoni qabul qilish uchun etarli emas va kunduzgi o'rta to'lqinlarning tarqalishi deyarli qisqa masofalarga (taxminan 1000 km) deyarli to'lqin tomonidan sodir bo'ladi.O'rta to'lqin uzunligi oralig'ida uzunroq to'lqinlar kamroq yutilishni boshdan kechiradi va ionosfera to'lqinining elektr maydon kuchi uzunroq to'lqinlarda katta bo'ladi. Absorbtsiya yoz oylarida ortadi va qish oylarida kamayadi. Ionosfera buzilishlari o'rta to'lqinlarning tarqalishiga ta'sir qilmaydi, chunki ionosfera magnit bo'ronlari paytida qatlam biroz buziladi
  Qisqa to'lqinlar
  

• 
  Qisqa to'lqinlarga uzunligi 100 dan 10 m gacha (chastotalar 3-30 MGts) radio to'lqinlari kiradi. Uzun to'lqin uzunliklarida ishlashga nisbatan qisqa to'lqin uzunliklarida ishlashning afzalligi shundaki, ushbu diapazonda yo'naltirilgan antennalar yaratilishi mumkin. Qisqa to'lqinlar er usti va ionosferani ham tarqatishi mumkin.
  
• 
  Borayotgan chastota bilan, Erning yarimo'tkazgich yuzasida to'lqinlarning yutilishi sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun oddiy uzatuvchi kuchlarda qisqa to'lqinli er to'lqinlari bir necha o'nlab kilometrlardan oshmaydigan masofalarga tarqaladi.
  
• 
  Ionosfera to'lqinida qisqa to'lqinlar minglab kilometrlarga tarqalishi mumkin va bu yuqori quvvatli transmitterlarni talab qilmaydi. Shu sababli, hozirgi vaqtda qisqa to'lqinlar asosan uzoq masofalarga aloqa va radioeshittirish uchun ishlatiladi.
  

Ultra qisqa to'lqinlar

Uzunligi 10 m dan kam (30 MGts dan ortiq) radioto'lqinlar. Ultrashort to'lqinlari to'lqin metriga (10-1 m), dekimetrga (1 m-10 sm), santimetrga (10-1 sm) va millimetrga (1 sm dan kam) bo'linadi. Radar texnologiyasida asosiy tarqalish santimetr to'lqinlarini oldi. Havoda harakatlanish navigatsiya tizimining diapazonini hisoblashda va ultra qisqa to'lqinlarni bombardimon qilishda, ikkinchisi ionlangan qatlamlardan aks etmasdan to'g'ridan-to'g'ri (optik) ko'rish qonuniga muvofiq tarqaladi deb taxmin qilinadi. Ultra qisqa to'lqinli tizimlar o'rta va uzoq to'lqinli tizimlarga qaraganda sun'iy radio shovqinlariga nisbatan ko'proq shovqinga qarshi.Ultrashort to'lqinlari ularning nurlariga yaqinroq. Ular asosan chiziqli taqsimlanadi va er, o'simlik dunyosi, turli tuzilmalar, narsalar tomonidan kuchli so'riladi. Shuning uchun, ultrashort to'lqin stantsiyalarining signallarini sirt to'lqinlari orqali ishonchli qabul qilish, asosan, tog'lar, tepaliklar, o'rmonlar shaklida barcha uzunlik bo'ylab hech qanday to'siqlarga duch kelmaydigan transmitter va qabul qiluvchi antennalar o'rtasida to'g'ri chiziq tortilishi mumkin. Ultratovush to'lqinlari uchun ionosfera, yorug'lik uchun shisha kabi, "shaffof". Ultrashort to'lqinlari u orqali deyarli to'siqsiz o'tadi. Shuning uchun ushbu to'lqin uzunligi diapazoni Yerning sun'iy yo'ldoshlari, kosmik kemalari va ular orasidagi aloqa uchun ishlatiladi.

Ammo hatto kuchli ultra qisqa to'lqinli stantsiyaning er osti maydoni ham, qoida tariqasida, 100-200 km dan oshmaydi. Ushbu diapazondagi eng uzun to'lqinlarning yo'li (8–9 m) xuddi ionosferaning pastki qatlami bilan egilib, ularni erga bog'lab turadi. Shu sababli, juda qisqa to'lqinli transmitterni qabul qilish mumkin bo'lgan masofa katta bo'lishi mumkin. Ammo ba'zida ultrashort to'lqin stantsiyalarining uzatilishi ulardan yuzlab va minglab kilometrlargacha eshitiladi.
Infraqizil nurlanish

• 
  Moddaning atomlari va molekulalari bilan nurlanish.
  
• 
  Barcha jismlar har qanday haroratda infraqizil nurlanishni beradi.
  
• 
  Odam shuningdek elektromagnit to'lqinlarni chiqaradi
  
• 
  Xususiyatlari: ba'zi noaniq jismlar, shuningdek yomg'ir, tuman, qor orqali o'tadi.
  
• 
  Fotosuratli plitalarga kimyoviy ta'sir ko'rsatadi.
  
• 
  Moddani yutib yuboradi, uni isitadi.
  
• 
  Germaniyadagi ichki fotoelektrik effektni keltirib chiqaradi. Ko'rinmas.
  
• 
  Shovqin va diffraktsiya hodisalariga qodir.
  
• 
  Issiqlik usullari, fotoelektrik va fotosurat yozib oling.
  
• 
  Ilova: qorong'u, tunda ko'rish moslamalari (tungi binokl), tumanning tasvirlarini olish. Sud tibbiyoti, fizioterapiya, bo'yalgan mahsulotlarni, binolar devorlarini, yog'ochlarni, mevalarni quritish uchun ishlatiladi.Infraqizil nurlanish atomlar va molekulalarda bir energiya darajasidan boshqasiga elektron o'tish paytida sodir bo'ladi. Bunday holda, infraqizil nurlanish diapazoni qisman radio to'lqinlari tomonidan bloklanadi. Ularning orasidagi chegaralar juda o'zboshimchalik bilan aniqlanadi va to'lqinlarni olish usuli bilan aniqlanadi.Ifraqizil nurlanishni birinchi marta 1800 yilda V. Xerschel kashf etgan. U infraqizil nurlanish ko'zgu va sinish qonunlariga bo'ysunishini va infraqizil nurlanishni qayd etish uchun ular fotografiya usulidan foydalanganligini aniqladi. Boshqa diapazonlarda termojuftlar va bolometrlardan foydalaniladi.
  

Ko'rinadigan yorug'lik

• 
  Elektromagnit nurlanishning ko'z tomonidan qabul qilingan qismi (qizildan binafsha ranggacha).
  
• 
  To'lqin uzunligi oralig'i taxminan 390 dan 750 nm gacha bo'lgan kichik intervalni qamrab oladi.
  
• 
  Xususiyatlari: aks ettirilgan, singan,
  
• 
  ko'zga ta'sir qiladi
  
• 
  tarqalish, aralashish, diffraktsiya hodisalariga qodir, ya'ni. elektromagnit to'lqinlarga xos bo'lgan barcha hodisalarga
  

Yorug'lik tabiati to'g'risidagi birinchi nazariyalar - korpuskulyar va to'lqin - 17-asr o'rtalarida paydo bo'lgan. Korpuskulyar nazariyaga ko'ra (yoki chiqib ketish nazariyasi) yorug'lik o'zida aks ettiradi zarrachalar oqimi (korpusula ) yorug'lik manbai chiqaradi. Ushbu zarralar kosmosda harakat qiladi va mexanika qonunlariga muvofiq materiya bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu nazariya yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi, uning aks etishi va sinishi qonunlarini yaxshi tushuntirdi. Ushbu nazariyaning asoschisi bu Nyuton .

• 
  To'lqinlar nazariyasiga ko'ra, yorug'lik butun bo'shliqni to'ldiradigan maxsus muhitdagi elastik uzunlamasına to'lqinlardir - nurli efir. Ushbu to'lqinlarning tarqalishi printsip bilan tavsiflanadi Gyuygens .
  
•