Zahiriddin muhammad bobur nomidagi andijon davlat universiteti fizika-matematika fakulteti

II.3. Elektromagnit to`lqinning optika va radioelektronikada qo`llanilishi.

Radioning ixtirosi

Xerttsning tajribalari butun dunyo fiziklarini qiziqtirdi. Olimlar elektromagnit to'lqinlarning emitteri va qabul qiluvchisini yaxshilash yo'llarini izlay boshladilar. Rossiyada elektromagnit to'lqinlarni o'rganishda birinchilardan biri Kronshtadtdagi ofitserlik kurslari o'qituvchisi Aleksandr Stepanovich Popov edi.

Elektromagnit to'lqinlarni to'g'ridan-to'g'ri "sezadigan" qism sifatida A. S. Popov kogererni qo'llagan. Ushbu qurilma ikkita elektrodga ega shisha naycha. Naychaga kichik metall qoplamalar joylashtirilgan. Qurilma elektr zaryadlarining metall kukunlariga ta'siriga asoslangan. Oddiy sharoitlarda, kesuvchi katta qarshilikka ega, chunki talaş bir-biri bilan yomon aloqa qilmaydi. Kiruvchi elektromagnit to'lqin kogererda yuqori chastotali o'zgaruvchan tok hosil qiladi. Qipiq o'rtasida, talaşni buzadigan eng kichik uchqunlar o'tib ketadi. Natijada kogererning qarshiligi keskin pasayadi (A.S. Popov tajribalarida 100000 dan 1000-500 Ohmgacha, ya'ni 100-200 marta). Shunga qaramay, agar siz uni silkitsangiz, qurilma juda ko'p qarshilik ko'rsatishi mumkin. Simsiz aloqa uchun zarur bo'lgan avtomatik qabul qilishni ta'minlash uchun A. S. Popov signalni qabul qilgandan so'ng kogerni silkitadigan qo'ng'iroq moslamasidan foydalangan. Elektr qo'ng'irog'i davri elektromagnit to'lqin kelgan paytda sezgir o'rni yordamida yopildi. To'lqinlarni qabul qilish tugashi bilan qo'ng'iroq darhol to'xtadi, chunki qo'ng'iroq bolg'asi nafaqat qo'ng'iroq kallasini, balki kogerni ham urdi. Kogererning so'nggi silkinishi bilan qurilma yangi to'lqinni qabul qilishga tayyor edi.

Qurilmaning sezgirligini oshirish uchun A.S. Popov kogerer xulosalaridan birini asosladi va ikkinchisini simsiz aloqa uchun birinchi qabul qiluvchi antennani yaratib, yuqori ko'tarilgan simga uladi. Topraklama tuproqning Supero'tkazuvchilar pog'onasini elektr o'tkazuvchanligini oshiradi, bu esa qabul qilish oralig'ini oshiradi.

Garchi zamonaviy radiolar A. S. Popov qabul qiluvchisiga juda kam o'xshasa-da, ularning asosiy printsiplari uning qurilmasidagi kabi. Zamonaviy qabul qilgichda shuningdek, kirish to'lqini juda zaif elektromagnit to'lqinlarni keltirib chiqaradigan antenna mavjud. A. S. Popov qabul qiluvchisida bo'lgani kabi, ushbu tebranishlarning energiyasi to'g'ridan-to'g'ri qabul qilish uchun ishlatilmaydi. Zaif signallar faqat keyingi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiya manbalarini boshqaradi. Endi bunday nazorat yarimo'tkazgichli qurilmalar yordamida amalga oshiriladi. 1895 yil 7 mayda Sankt-Peterburgdagi Rossiya Fizik-Kimyoviy Jamiyatining yig'ilishida A. S. Popov o'z qurilmasining ishlashini namoyish etdi, bu aslida dunyoda birinchi radio qabul qiluvchisi edi. 7-may radioda tug'ilgan kun edi.

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 elektr tebranishi ovoz chastotasi bilan modulyatsiya qilinadi. Aniqlanganidan keyin olingan signal karnayga beriladi.

Modulyatsiya va aniqlash

Radio Popov kashf qilinganidan beri bir muncha vaqt o'tdi, odamlar qisqa va uzun signallardan iborat telegraf signallari o'rniga nutq va musiqani uzatmoqchi bo'lishgan. Shunday qilib, radiotelefon aloqasi ixtiro qilindi. Bunday ulanishning asosiy printsiplarini ko'rib chiqing.

Radiotelefon aloqalarida havo bosimining o'zgarishi tovush to'lqini  mikrofon bilan bir xil shakldagi elektr tebranishlariga aylantirildi. Agar bunday tebranishlar kuchaytirilsa va antennaga kirsa, u holda elektromagnit to'lqinlar yordamida masofadan nutq va musiqani uzatish mumkin bo'ladi. Ammo, aslida, bunday uzatish usuli mumkin emas. Gap shundaki, yangi chastotadagi tebranishlar nisbatan sekin salınımlar va past (tovushli) chastotadagi elektromagnit to'lqinlar deyarli nurlanmaydi. Ushbu to'siqni engish uchun modulyatsiya ishlab chiqilgan va aniqlash batafsil ko'rib chiqiladi. Modulyatsiya. Radiotelefon aloqasini amalga oshirish uchun antennadan intensiv ravishda chiqariladigan yuqori chastotali tebranishlardan foydalanish kerak. Har doim yuqori chastotali harmonik tebranishlar tranzistor generatori kabi generator tomonidan yaratiladi. Ovozni uzatish uchun ushbu yuqori chastotali tebranishlar past (tovushli) chastotadagi elektr tebranishlari orqali o'zgartiriladi yoki aytiladi. Siz, masalan, tovush chastotasi bilan yuqori chastotali salınımların amplitudasini o'zgartirishingiz mumkin. Ushbu usul amplituda modulyatsiyasi deb ataladi.

tashuvchi chastotasi deb ataladigan yuqori chastotali salınımların grafigi;

b) ovoz chastotasi tebranishlari grafigi, ya'ni modulyatsiya qilinadigan tebranishlar;

c) amplituda modulyatsiyalangan tebranishlar grafigi.

Modulyatsiyasiz, hech bo'lmaganda biz stantsiya ishlayaptimi yoki jim bo'ladimi-yo'qligini nazorat qilamiz. Modulyatsiyasiz, telegraf, telefon yoki televizion uzatish mavjud emas.

Yuqori chastotali salınımların amplituda modulyatsiyasiga, o'chirilmagan salınımların generatoridagi maxsus harakat orqali erishiladi. Xususan, modulyatsiyani tebranish pallasida manba tomonidan ishlab chiqarilgan kuchlanishni o'zgartirish orqali amalga oshirish mumkin. Jeneratör pallasida kuchlanish qancha ko'p bo'lsa, manbadan kontaktlarning zanglashiga qadar bo'lgan davrda ko'proq energiya beriladi. Bu kontaktlarning zanglashiga olib boradigan salınımların amplitüdünün ortishiga olib keladi. Kuchlanish kamayganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiya ham kamayadi. Shuning uchun kontaktlarning zanglashiga olib boradigan salınımların amplitudasi ham kamayadi.

Amplituda modulyatsiyasi uchun eng oddiy qurilmada qo'shimcha past chastotali o'zgaruvchan kuchlanish manbai doimiy voltaj manbai bilan ketma-ket ulanadi. Ushbu manba, masalan, agar tovush chastotasi oqimi uning asosiy o'rashidan oqib chiqsa, transformatorning ikkilamchi o'rash bo'lishi mumkin. Natijada, generatorning salınım pallasida salınımların amplitüdü, vaqt o'tishi bilan tranzistordagi kuchlanish o'zgarishi bilan o'zgaradi. Bu shuni anglatadiki, yuqori chastotali salınımlar past chastotali signal tomonidan amplituda modulyatsiya qilinadi.

Amplituda modulyatsiyasidan tashqari, ba'zi hollarda chastota modulyatsiyasi qo'llaniladi - nazorat signaliga muvofiq tebranish chastotasining o'zgarishi. Uning afzalligi shovqinlarga nisbatan ko'proq immunitetdir.

Aniqlash. Qabul qilgichda past chastotali salınımlar modulyatsiyalangan yuqori chastotali tebranishlardan ajralib turadi. Bunday signalni o'tkazish jarayoni aniqlanish deb ataladi.

Aniqlanish natijasida olingan signal uzatgich mikrofonida ishlaydigan ovoz signaliga mos keladi. Kuchaytirgandan so'ng, past chastotali salınımlar ovozga aylanishi mumkin.

Qabul qilgich tomonidan qabul qilingan modulyatsiyalangan yuqori chastotali signal, kuchaytirilgandan keyin ham, to'g'ridan-to'g'ri telefon membranasi yoki karnayning ovoz chastotasi bilan tebranishlarni keltirib chiqara olmaydi. Bu faqat qulog'imiz sezmagan yuqori chastotali tebranishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Shuning uchun, qabul qilgichda birinchi navbatda yuqori chastotali modulyatsiyalangan salınımlardan audio signal olish kerak.

Aniqlash bir tomonlama o'tkazuvchanligi bo'lgan elementni o'z ichiga olgan qurilma - detektor yordamida amalga oshiriladi. Bunday element elektron chiroq (vakuumli diod) yoki yarimo'tkazgichli diod bo'lishi mumkin.

Optikaning ixtirosi

P.N.Lebedev, A.A.Glagoleva-Arkadeva kabi olimlarning tadqiqotlari elektromagnit to‘lqinlarning hamma xususiyatlari yorug‘lik xususiyati bilan bir xil ekanligini ko‘rsatadi. Bundan shunday muhim xulosa kelib chiqadiki, yorug‘lik elektromagnit to‘lqindan iborat. Keyingi tadqiqotlar shuni ko‘rsatadiki, nafaqat ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik, balki infraqizil va ultrabinafsha nurlanishlar, rentgen va gamma nurlar ham elektromagnit to‘lqin tabiatiga ega ekanlar. Demak elektromagnit to‘lqinlarning chastotasi va to‘lqin uzunliklari juda keng diapozonni egallar ekan.

Barcha turdagi elektromagnit to‘lqinlar fazoda bir xil tezlik bilan tarqaladilar. Ular bir-biridan faqat to‘lqin uzunliklari bilan farq qiladilar:

Bunda C – yorug‘lik tezligi; - chastota.

Elektromagnit maydonning mavjudligi 1865 yilda tuzilgan va 1888 yilda Xertz 2 tajribalari bilan tasdiqlangan Maksvell 1 tenglamasidan kelib chiqadi. Elektromagnit maydonni yaratadigan zaryad va oqimlardan uzoqda bo'lgan bir hil va izotropik muhit uchun, Maksvell tenglamalaridan vektorlar va H o'zgaruvchan elektromagnit maydonlar to'lqin tenglamasini qanoatlantiradi:

Ma'lumki, umumiy to'lqin tenglamasida

oldin koeffitsient u erda 0 o'lchamiga ega  0 . E'tibor bering,