Raspon radio valova i njihovo širenje

Radiovalovi su vrsta elektromagnetskog vala. Njihovo postojanje 1864. godine predvidio je britanski matematičar, mehaničar i fizičar James Clerk Maxwell. Njegove su riječi bile istinite i potpuno sukladne stvarnosti. Koji je raspon radiovalova?

Što je Maxwell predložio?

Sumirajući dostupne rezultate istraživanja koji su provedeni prije njega i koji su utjecali na polje magnetskih i električnih polja, znanstvenik je došao na ideju da varijable međusobno generiraju polja. Kako je Magnetska polja mogu stvoriti električni i obratno. U početku, nešto stvara vanjski izvor, a onda uzrokuje pojavu partnera. Nakon toga, čini se da se odvajaju od postojećeg izvornog izvora i mogu se dalje širiti u prostoru. Uzimajući oblik elektromagnetskih valova. Ali on nije mogao eksperimentalno potvrditi svoju teoriju.

Eksperimenti Hertz

Prvi put su teorijske pozicije dokazane 1887. To je učinio njemački fizičar Heinrich Rudolf Hertz. Ono što je zanimljivo, uzimajući ovaj eksperiment, nije se složio s Maxwellom, nego je, naprotiv, vjerovao da je znanstvenik pogriješio. U stvarnosti, elektromagnetski valovi ne postoje. Ali kako se uvjeriti u to? Prema Maxwellovoj teoriji, oscilirajuće električne čestice su izvor valova. U tu svrhu korišten je jednostavan sklop. Sastojao se od induktora i kondenzatora. Radijator elektromagnetskog vala trebao bi biti električno pražnjenje koje se dogodilo između dvije mjedene kugle postavljene na krajeve metalnih šipki. U pilot postrojenju oni su igrali ulogu kondenzatora, tako da su bili odvojeni malim razmakom. Iako su štapovi bili spojeni indukcijskim svitkom. Kuglice su se izravno koristile za nakupljanje električnih naboja.

I kako su prošli njegovi eksperimenti?

Vrlo je važno znati kako se odvija širenje radio valova različitih raspona. Nekoliko metara od prvog kruga bio je drugi. Nisu bili povezani ni na koji način. Drugi krug bio je otvoreni žičani prsten s mjedenim kuglicama na krajevima i iskrišta. Isto kao u prvom. To je konstrukcija najjednostavnijeg rezonatora. Ovaj uređaj omogućuje snimanje elektromagnetskih valova. U određenim trenucima između kuglica primarnog kruga iskliznulo je iskrenje. Znanstvenik je zaključio sljedeće: ako nema valova, ne bi se trebali pojaviti u rezonatoru. No tijekom eksperimenta utvrđeno je da se struja pojavljuje i između kuglica drugog kruga. Dakle, postoje elektromagnetski valovi. Energija se može prenositi bez žica. Hertz je proveo niz eksperimenata, što je na kraju potvrdilo teoriju koju je izrekao Maxwell. Također je utvrdio da je brzina njihovog širenja u svjetlu jednaka svjetlosti (fotoni). Štoviše, utvrđeno je da ih karakterizira isto ponašanje, kao i njihova poslušnost zakonima loma i refleksije. Ali nije znao kako primijeniti takvo znanje u praksi. I vjerovao je da je otkrio beskorisni fenomen.

Koliko je loše bilo Hertz

Nakon toga je iz elektromagnetskih oscilacija identificiran niz radio valova, koji se koriste za prijenos radio signala. Zamislite moderni svijet bez njega je vrlo teško. I to ne čudi, jer su nam otvorili široke mogućnosti. Tijekom praktičnih eksperimenata utvrđeno je da se razmnožavanje u vakuumu odvija brzinom koja je jednaka svjetlosti. To je samo potrebno razlikovati njihovu duljinu (frekvenciju). Treba napomenuti da ne postoji jasna granica. Jedna vrsta elektromagnetskog vala može teći glatko u drugu. Najjednostavnija klasifikacija razlikuje gama, rendgen, infracrveno zračenje, vidljivo svjetlo i radio valove. Ovdje su posljednji i najzanimljiviji. Do danas postoje brojne i raznovrsne radio valne duljine. Prema međunarodnim sporazumima, cijeli njihov spektar bio je podijeljen u sljedeće skupine: decimetar, milimetar, centimetar, decimetar, metar, decimetar, hektometar, kilometar i myrimeter. Da vidimo što sve ovo predstavlja svaki specifičan frekvencijski raspon radiovalova.

Razvrstavanje sorte

Ako dolazite s druge strane, možete odabrati ultrakratke, srednje i superdaljinske valove. Često se razmatra kombinirani sustav klasifikacije:

1. Milimetarski valovi. Imajte duljinu od milimetra do centimetra. Njihova frekvencija se kreće od 30 do 300 GHz. Klasificiran je kao izuzetno visok. Valovi ovog tipa koriste se u radioastronomiji, radaru i za svemirske komunikacije.
2. Ultrashort valovi. Njihova duljina kreće se od 1 cm do 10 m. Ovdje se ističe nekoliko skupina. Dakle, ako je valna duljina do 10 cm, a frekvencija je u rasponu od 3 do 30 GHz, onda se nazivaju centimetar. Koriste se za prijenos podataka putem satelita u satelitskim komunikacijskim kanalima radi pružanja Wi-Fi mreža. Ako je valna duljina od 10 centimetara do jednog metra, tada imaju frekvenciju od 300-3000 MHz. Možete ih susresti kada koristite radio, mobilne telefone, radio komunikacije, televiziju, radio komunikacije. Zovu se decimetarski valovi. I posljednja skupina: uključuje one čija se duljina kreće od 1 do 10 m. Nazivaju se metar. U pravilu se koriste za radijsko emitiranje, radiokomunikacije i televiziju na kratkim udaljenostima.
3. Kratki valovi Oni uključuju sve što je u rasponu od 10 do 100 m. Njihova znanstvena oznaka je dekametar.
4. Srednji valovi. Oni se kreću od 100 m do 1 km. Znanstvena oznaka - hectameter.
5. Dugi valovi. Zauzimaju interval od 1 do 10 km. Znanstvena oznaka - kilometar.
6. Vrlo dugi valovi. To uključuje sve što je više od 10 kilometara. Ovdje je potrebno uočiti prisutnost unutarnjeg odvajanja. Dakle, tu su miriametrovye (od 10 do 100 km), hekto-kilometar (od 100 do 1000 km), megametrovye (od 1000 do 10.000 km), decimetrijski (od 10.000 do 100.000 km).

Valovi iz točaka 3, 4 i 5 široko se koriste u emitiranju, kao i za uspostavljanje radio sesija. Iako to nije granica. Tako se predstavnici točke 6 koriste za održavanje kontakta s podmornicama.

Posebno vrijedi razmotriti decimetarske valove

To su sve, čija je duljina od 0,1 mm do 1 mm. Zašto posebno raspoređeni radio valovi? Valna duljina pruža niz specifičnih svojstava. Za početak treba napomenuti da ih se često naziva submilimetar. Ova vrsta elektromagnetskog zračenja zauzima frekvencijski spektar između infracrvenog i milimetarskog pojasa. Ali ima i zanimljivu nekretninu. Naime, obuhvaća raspon od milimetra, centimetara i decimetarskih radiovalova. Međutim, zbog svojih specifičnih svojstava, primjenjuje se samo u sigurnosnim sustavima i medicini. Dakle, za razliku od dobro poznatog rendgenskog zračenja, decimetarski valovi su sigurni za ljudsko tijelo. Stoga se koriste za skeniranje organa ljudskog tijela. Također se koriste u zračnim lukama za provjeru putničke prtljage. Sa stajališta fizike, njihovo je točno ime teraherc valovi. To je zbog njihove visoke frekvencije, koja je u rasponu od 10 ¹¹ -10 ¹³ Hz.

Odabrane nijanse

To je uzeto u obzir, što se kreće od radio valova. Sada se morate usredotočiti na detalje. A prva stvar koju valja spomenuti je frekvencija. Ovaj indikator pokazuje koliko puta u sekundi se mijenja smjer struje u radijatoru. I, sukladno tome, broj promjena u određenoj točki u prostoru veličine elektromagnetskog polja. Mijenja se u herc (Hz).

Koja je praktična upotreba frekvencije?

Ako postoji 1 herc, onda se kaže da val izvodi jednu oscilaciju u sekundi. I što se, na primjer, događa na frekvenciji od 1 megaherca? Da, milijun vibracija u sekundi! Koja je praktična primjena tog znanja? Znamo da elektromagnetski valovi putuju brzinom svjetlosti. Zbog toga je moguće izračunati udaljenost između pojedinih točaka prostora kako bi magnetsko (električno) polje bilo u istoj fazi. Zove se valna duljina. Ta se vrijednost izračunava prema sljedećoj formuli: 299.79 / Frekvencija elektromagnetskog zračenja u MHz. Čak i bez izvođenja izračuna iz ove formule, vidimo da će na frekvenciji od 1 MHz valna duljina biti oko 300 m. Ovdje se opaža dijametralno suprotna tendencija. Što je veća učestalost, to je kraća dužina i obratno.

pripadanje

Frekvencija izravno utječe na raspon radio valova koji mogu primiti antenu određenog uređaja. Elektromagnetsko zračenje može slobodno prolaziti kroz prostor ili zrak. Ali kad jednom upozna metalnu žicu, antenu ili drugo slično tijelo, prenosi prenesenu energiju. To uzrokuje izmjeničnu električnu struju. Treba napomenuti da se ne apsorbira sva energija. Dio se reflektira od površine i vraća se ili rasipa u prostoru. Po ovom principu izgrađen je radar.

Kako mogu zaobići prepreke?

To je vrlo zanimljivo svojstvo koje posjeduju radiovalovi. Raspon valova ovdje igra važnu ulogu. Kada se zračenje širi, tijekom vremena nailazi na određenu prepreku. Val ga može zaobići. Ali samo u tim slučajevima, ako objekt ima manju veličinu od valne duljine (u najgorem slučaju, oni su usporedivi). Uzmimo primjer aviona. Radi otkrivanja, radio val lokatora ne smije prelaziti geometrijsku veličinu letećeg uređaja (to jest, biti manji od 10 metara). Ako ga tijelo prelazi, onda može odražavati val. Ali nije činjenica. Ovdje se možete sjetiti projekta "Stealth" (nevidljiv).