Razpon radijskih valov in njihovo širjenje

Radijski valovi so vrsta elektromagnetnega vala. Njihov obstoj leta 1864 je napovedal britanski matematik, mehanik in fizik James Clerk Maxwell. Njegove besede so bile resnične in popolnoma skladne z resničnostjo. Kakšen je obseg radijskih valov?

Kaj je Maxwell predlagal?

V povzetku razpoložljivih raziskovalnih rezultatov, ki so bili izvedeni pred njim in vplivali na področje magnetnih in električnih polj, je znanstvenik prišel do ideje, da se spremenljivke medsebojno generirajo s polji. Kako je Magnetna polja lahko ustvarijo električno in obratno. Sprva nekaj ustvarja zunanji vir, nato pa povzroči videz partnerja. Po tem se zdi, da se odmaknejo od obstoječega izvirnega vira in se lahko razširijo v vesolje. Medtem ko je v obliki elektromagnetnih valov. Toda teorije ni mogel eksperimentalno potrditi.

Eksperimenti Hertz

Prvič so leta 1887 dokazali teoretične položaje. Nemški fizik Heinrich Rudolf Hertz. Kar je zanimivo, ko se je lotil tega poskusa, se ni strinjal z Maxwellom, ampak nasprotno, verjel je, da se znanstvenik moti. In v resnici, elektromagnetni valovi ne obstajajo. Toda kako se prepričati? Po Maxwellovi teoriji so nihajoči električni delci vir valov. V ta namen smo uporabili preprosto vezje. Sestavljen je iz induktorja in kondenzatorja. Radiator za elektromagnetno valovanje mora biti električni razelektritev, ki se pojavi med dvema medeninastima kroglama, nameščenima na koncih kovinskih palic. V pilotni napravi so igrali vlogo kondenzatorja, zato so bili ločeni z majhno vrzeljo. Čeprav so bile palice povezane z induktivno tuljavo. Žoge so bile neposredno uporabljene za nabiranje električnih nabojev.

In kako so šli njegovi poskusi?

Zelo pomembno je vedeti, kako poteka širjenje radijskih valov različnih obsegov. Nekaj ​​metrov od prvega kroga je bil drugi. Niso bili povezani na noben način. Drugi tokokrog je bil odprt žični obroč z medeninastimi kroglicami na koncih in iskriško odprtino. Enako kot v prvem. To je konstrukcija najpreprostejšega resonatorja. Ta naprava omogoča zajemanje elektromagnetnih valov. V določenih trenutkih med kroglicami primarnega kroga je prišlo do iskrenja. Znanstvenik je razložil: če ni valov, se ne bi smeli pojaviti v resonatorju. Med poskusom pa je bilo določeno, da se med kroglicami drugega vezja pojavi tudi tok. Torej obstajajo elektromagnetni valovi. Energija se lahko prenaša brez žic. Hertz je izvedel vrsto poskusov, ki so na koncu potrdili teorijo Maxwella. Ugotovil je tudi, da je hitrost njihovega širjenja v svetlobi enaka svetlobi (fotoni). Poleg tega je bilo ugotovljeno, da so za njih značilno enako obnašanje, kakor tudi njihova poslušnost zakonov loma in refleksije. Vendar pa ni vedel, kako uporabiti to znanje v praksi. In verjel je, da je odkril nekoristen pojav.

Kako hudo je bil Hertz

Pozneje je bil iz elektromagnetnega nihanja razpoznan obseg radijskih valov, ki se uporabljajo za prenos radijskih signalov. Predstavljajte si, da je sodobni svet brez njega zelo težak. In to ni presenetljivo, ker so nam odprli široke priložnosti. Med praktičnimi poskusi je bilo ugotovljeno, da razmnoževanje v vakuumu poteka s hitrostjo, ki je enaka svetlobi. To je samo potrebno razlikovati med njihovo dolžino (frekvenco). Treba je opozoriti, da ni jasne meje. Ena vrsta elektromagnetnega vala lahko gladko teče v drugo. Najenostavnejša klasifikacija razlikuje gama, rentgen, infrardeče sevanje, vidno svetlobo in radijske valove. Tu so zadnji in najbolj zanimivi. Do danes so številne in raznolike radijske valovne dolžine. Po mednarodnih sporazumih je bil njihov celoten spekter razdeljen na naslednje skupine: decimetrski, milimetrski, centimetrski, decimetrski, meter, decimeter, hektometer, kilometer in mirimeter. Poglejmo, kaj vse to predstavlja vsako specifično frekvenčno območje radijskih valov.

Razvrstitvena sorta

Če prihajate z druge strani, lahko izberete ultrashort, srednje in super dolge valove. Pogosto se upošteva kombinirani sistem razvrščanja:

1. Milimetrski valovi. Dolžina od milimetra do centimetra. Njihova frekvenca se giblje od 30 do 300 GHz. Klasificiran je kot izjemno visok. Valovi tega tipa se uporabljajo v radioastronomiji, radarjih in vesoljskih komunikacijah.
2. Ultrashortni valovi. Njihova dolžina je od 1 cm do 10 m. Tukaj izstopa več skupin. Torej, če je valovna dolžina do 10 cm in je frekvenca v območju od 3 do 30 GHz, potem se imenujejo centimeter. Uporabljajo se za prenos podatkov prek satelitskih komunikacijskih kanalov za zagotavljanje omrežij Wi-Fi. Če je valovna dolžina od 10 centimetrov do enega metra, imajo frekvenco 300-3000 MHz. Lahko jih srečate, ko uporabljate radio, mobilne telefone, radijske komunikacije, televizijo, radijske komunikacije. Imenujejo se decimetrski valovi. In zadnja skupina: vključuje tiste, katerih dolžina se giblje od 1 do 10 m. Praviloma se uporabljajo za radijsko oddajanje, radijsko komunikacijo in televizijo na kratkih razdaljah.
3. Kratki valovi Vključujejo vse, kar je v območju od 10 do 100 m. Njihova znanstvena oznaka je decameter.
4. Srednji valovi. Obsegajo od 100 m do 1 km. Znanstvena oznaka - hectameter.
5. Dolgi valovi. Zasedajo interval od 1 do 10 km. Znanstveno poimenovanje - kilometer.
6. Super dolgi valovi. Med njimi je vse, kar je več kot 10 kilometrov. Pri tem je treba opozoriti na prisotnost notranje ločitve. Torej, obstajajo miriametrovye (od 10 do 100 km), hekto-kilometer (od 100 do 1000 km), megametrovye (od 1000 do 10.000 km), decimetrično (od 10.000 do 100.000 km).

Valovi iz točk 3, 4 in 5 se pogosto uporabljajo v radiodifuziji, kot tudi za vzpostavitev radijskih sej. Čeprav to ni meja. Predstavniki točke 6 se uporabljajo za vzdrževanje stikov s podmornicami.

In posebej je vredno razmisliti o decimeternih valovih

To velja za vse, katerih dolžina je od 0,1 mm do 1 mm. Zakaj ločeno dodeljeni obseg radijskih valov? Valovna dolžina zagotavlja številne specifične lastnosti. Najprej je treba omeniti, da se pogosto imenujejo submilimetar. Ta vrsta elektromagnetnega sevanja zavzema frekvenčni spekter med infrardečimi in milimetrskimi pasovi. Toda ima tudi zanimivo lastnino. Vključuje namreč obseg milimetra, centimetrov in decimetrskih radijskih valov. Zaradi specifičnih lastnosti pa velja le za varnostne sisteme in medicino. V nasprotju z bolj znanim rentgenskim sevanjem so decimeter valovi varni za človeško telo. Zato se uporabljajo za skeniranje organov človeškega telesa. Uporabljajo se tudi na letališčih za preverjanje potniške prtljage. Z vidika fizike je njihovo pravilno ime teraherc valovi. To je posledica njihove visoke frekvence, ki je v območju 10 ¹¹ -10 ¹³ Hz.

Izbrane nianse

Glede na to, kaj sega od radijskih valov. Zdaj se morate osredotočiti na podrobnosti. In prva stvar, ki jo je treba omeniti, je pogostost. Ta indikator kaže, kolikokrat se v sekundi spremeni smer električnega toka v radiatorju. In zato tudi število sprememb na določeni točki v prostoru velikosti elektromagnetnega polja. Spremeni se v hertzih (Hz).

Kakšna je praktična uporaba frekvence?

Če je 1 hertz, potem pravi, da val izvaja eno nihanje na sekundo. In kaj se na primer dogaja pri frekvenci 1 megaherca? Da, milijon vibracij v sekundi! Kakšna je praktična uporaba tega znanja? Vemo, da elektromagnetna valovanja potujejo s hitrostjo svetlobe. Zaradi tega je mogoče izračunati, kakšna mora biti razdalja med določenimi točkami prostora, da bi bilo magnetno (električno) polje v isti fazi. Imenuje se valovna dolžina. Ta vrednost se izračuna po naslednji formuli: 299.79 / Pogostost elektromagnetnega sevanja v MHz. Tudi brez izračuna iz te formule vidimo, da bo na frekvenci 1 MHz valovna dolžina približno 300 m. Tukaj opazimo diametralno nasprotno tendenco. Večja kot je frekvenca, krajša je dolžina in obratno.

Komunikacija

Frekvenca neposredno vpliva na to, koliko radijskih valov lahko sprejme antena določene naprave. Elektromagnetno sevanje lahko prosto prehaja skozi prostor ali zrak. Toda ko se dotakne kovinske žice, antene ali drugega podobnega telesa, prenese preneseno energijo. To povzroča izmenični električni tok. Treba je opozoriti, da se vsa energija ne absorbira. Del se odbija od površine in se vrača nazaj v prostor. Po tem principu je zgrajen radar.

Kako se znajdejo okoli ovir?

To je zelo zanimiva lastnost, ki jo imajo radijski valovi. Obseg valov ima pri tem pomembno vlogo. Ko se sevanje širi, sčasoma naleti na določeno oviro. Val lahko gre okoli njega. Ampak samo v primerih, ko ima objekt manjšo velikost kot valovna dolžina (v najslabšem primeru so primerljivi). Razmislite o primeru letala. Da bi ga odkrili, radijski val lokatorja ne sme presegati geometrijske velikosti leteče naprave (to je manj kot 10 metrov). Če ga telo preseže, lahko odseva val. Ampak ne dejstvo. Tu se lahko spomnite projekta "Stealth" (neviden).