Изтеглете от Depositfiles
3.2.2 Разпространение на електромагнитни вълни
Сред електромагнитните полета като цяло, генерирани от електрически заряди и тяхното движение, е обичайно действителното излъчване да се нарича тази част от променливите електромагнитни полета, която е способна да се разпространява най-отдалечено от техните източници - движещи се заряди, разпадащи се най-бавно с разстояние . Това излъчване се нарича електромагнитни вълни.
Електромагнитните вълни са способни да се разпространяват в почти всички среди. Във вакуум (пространство, свободно от материя и тела, които поглъщат или излъчват електромагнитни вълни), електромагнитните вълни се разпространяват без затихване на произволно големи разстояния, но в някои случаи се разпространява доста добре в пространство, изпълнено с материя (докато леко променя тяхното поведение) .
За измерване на разстояния се използват електромагнитни вълни от почти всички диапазони, посочени в таблицата. 3.1, с изключение на ултравиолетовото лъчение в оптичния обхват, късите радиовълни и йонизиращото лъчение.
При измерване на разстояния с помощта на електромагнитни вълни, както обхватът, така и точността са силно повлияни от условията на разпространение. Това се разбира като цял комплекс от фактори: свойствата на самите вълни, естеството на подстилащата повърхност, времето на деня, метеорологичните условия на атмосферата и др.
Светлинните вълни и VHF вълните се разпространяват в почти права линия.
Дифракция сантиметровите вълни, използвани в радио далекомерите и VHF системите, са толкова малки, че не водят до огъване около земната повърхност. Такова огъване в малка степен съществува само поради пречупване .
(Дифракция - това е явлението на отклонение от законите на геометричната оптика при разпространение на вълната. По-специално, това е отклонение от праволинейността на разпространението на светлинния лъч. Пречупване или пречупване - това е промяна в посоката на разпространение на електромагнитното излъчване, която се случва на границата между две среди, прозрачни за тези вълни, или в обема на среда с непрекъснато променящи се свойства).
Максималният обхват на VHF системите е ограничен от ограниченията линия на видимост
... Границите на видимост на физическата повърхност на Земята зависят от височината на антените и терена. Ако вземем предвид само кривината на сферичната Земя (без релеф) и пренебрегнем пречупването, тогава граничното разстояние на видимост между две точки се определя от височините на точките 
и 
по следния начин:
където се изразява в километри, а височините в метри.
Като се вземе предвид рефракционната кривина на траекторията (при нормално пречупване), коефициентът 3.57 в уравнение (3.29) се заменя с 4.12 за радиовълните и 3.83 за оптичните вълни, т.е. пречупването увеличава разстоянието на линията на видимост с около 15% за радиовълните и със 7% за оптичните вълни.
Ако например антените на далекомер и рефлектор са монтирани на обикновен дървен статив, т.е. 
, то разстоянието на видимост, изчислено по формула (3.29), ще бъде 
... Ако антените са повдигнати на височина 
, тогава разстоянието на линията на видимост ще бъде 
.
За оптичните вълни освен видимост се изисква и да има оптична видимост (прозрачност) .
Разпространението на дълги и средни радиовълни има специфични особености. Най-значимата особеност е отражението от горните, силно йонизирани слоеве на атмосферата, разположени на височини над 60 км.
Това води до факта, че до приемната точка може да достигне не само директна вълна, разпространяваща се по земната повърхност (повърхностна вълна), но и вълна, отразена от йоносферата, т. нар. космическа вълна (фиг. 3.11). В зоната, където се срещат повърхностните и пространствените вълни, възниква тяхната интерференция, поради което повърхностната вълна, предаваща полезния сигнал, получава изкривявания в амплитудата и фазата и ако приемащото оборудване е в такава зона, тогава измерванията могат да бъдат много трудни, и често невъзможно.
Пространствена вълна, отразена от йоносферата, може да се разпространява на много по-големи разстояния от повърхностната вълна, за която формата на Земята с нейния релеф създава препятствия. Поради дифракцията тези препятствия могат да бъдат огънати от повърхностната вълна, а обхватът на нейното разпространение зависи от абсорбиращите свойства на земната повърхност. За небесната вълна тя също се поглъща частично от йоносферата и земната повърхност с множество отражения от йоносферните слоеве. Поглъщането от земната повърхност зависи от дължината на вълната, нейната поляризация и електрическите характеристики на специфичната подлежаща повърхност.
Свойството на далечно разпространение на небесна вълна с множество отражения от йоносферата се използва успешно в радиокомуникациите, излъчването и радионавигацията на дълги разстояния. но за радиогеодезически цели използването на небесна вълна невъзможен, тъй като геометрията на преминаването му не подлежи на строго отчитане. Следователно за за точни измервания трябва да се използва само повърхностната вълна .
Въз основа на горното, за целите на геодезическите измервания са подходящи само вълни от оптичен и УКВ диапазон .
Геодезическите далекомери от оптичния диапазон на дължина на вълната се използват главно за измерване на разстояния до 10 km.
Геодезическите радио далекомери се използват за измерване на разстояния от порядъка на няколко десетки километра.
В момента обаче почти всички производители на геодезически далекомери са спрели да произвеждат радио далекомери и са насочили усилията си към оптични далекомери или електронни тотални станции, от които далекомерът е неразделна част. Тази ситуация се обяснява с факта, че в практиката на геодезическата работа технологиите, предоставени от глобалните сателитни навигационни системи, са получили широко разпространение, благодарение на които стана възможно точното определяне на координатите на точките на земната повърхност. Но именно за тази задача са проектирани радио далекомерите. След това разстоянието между точките, измерено с помощта на радио далекомери, се използва за изчисляване на координатите на точката, която трябва да бъде определена. Използването на GNSS приемници дава възможност да се изключи междинната операция по измерване на разстоянието между точките и да се получат незабавно координатите на определяната точка.
Електромагнитните вълни са разпространението на електромагнитни полета в пространството и времето.
Както беше отбелязано по-горе, съществуването на електромагнитни вълни е теоретично предсказано от великия английски физик Дж. Максуел през 1864г. Той анализира всички познати по това време закони на електродинамиката и прави опит да ги приложи към променящи се във времето електрически и магнитни полета. Той въвежда концепцията за вихровото електрическо поле във физиката и предлага нова интерпретация на закона за електромагнитната индукция, открит от Фарадей през 1831 г.: всяка промяна в магнитното поле генерира вихрово електрическо поле в околното пространство, силовите линии на които са затворени.
Той изложи хипотеза за съществуването на обратния процес: променящо се във времето електрическо поле генерира магнитно поле в околното пространство. Максуел е първият, който описва динамиката на нова форма на материята - електромагнитното поле и извежда система от уравнения (уравнения на Максуел), свързващи характеристиките на електромагнитното поле с неговите източници - електрически заряди и токове. При електромагнитна вълна се извършват взаимни трансформации на електрическо и магнитно поле. Фиг. 2 а, б илюстрират взаимното преобразуване на електрически и магнитни полета.
Фигура 2 - Взаимна трансформация на електрически и магнитни полета: а) Законът за електромагнитната индукция в интерпретацията на Максуел; б) Хипотезата на Максуел. Променливо електрическо поле генерира магнитно поле
Разделянето на електромагнитното поле на електрическо и магнитно зависи от избора на референтна система. Действително, около зарядите, разположени в една референтна система, има само електрическо поле; същите заряди обаче ще се движат спрямо друга референтна система и ще генерират в тази референтна система, освен електрическото, и магнитно поле. Така теорията на Максуел свързва електрическите и магнитните явления.
Ако възбудите променливо електрическо или магнитно поле с помощта на осцилиращи заряди, тогава в околното пространство възниква поредица от взаимни трансформации на електрически и магнитни полета, разпространяващи се от точка до точка. И двете полета са вихрови, а векторите и са разположени във взаимно перпендикулярни равнини. Процесът на разпространение на електромагнитно поле е схематично показан на фиг. 3. Този процес, който е периодичен във времето и пространството, е електромагнитна вълна.
Фигура 3 - Процесът на разпространение на електромагнитно поле
Тази хипотеза беше само теоретично предположение, което нямаше експериментално потвърждение, но на негова основа Максуел успя да напише последователна система от уравнения, описващи взаимните трансформации на електрическото и магнитното поле, т.е. системата от уравнения на електромагнитното поле. поле.
И така, редица важни заключения следват от теорията на Максуел - основните свойства на електромагнитните вълни.
Има електромагнитни вълни, т.е. електромагнитно поле, разпространяващо се в пространството и времето.
В природата електрическите и магнитните явления действат като две страни на един процес.
Електромагнитните вълни се излъчват от осцилиращи заряди. Наличието на ускорение е основното условие за излъчване на електромагнитни вълни, т.е.
- - всяка промяна в магнитното поле създава вихрово електрическо поле в околното пространство (фиг. 2а).
- - всяка промяна в електрическото поле възбужда в околното пространство вихрово магнитно поле, чиито линии на индукция са разположени в равнина, перпендикулярна на линиите на интензитет на променливото електрическо поле, и ги покрива (фиг. 2б).
Индукционните линии на възникващото магнитно поле образуват "десен винт" с вектора. Електромагнитните вълни са напречни - вектори и са перпендикулярни една на друга и лежат в равнина, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната (фиг. 4).
Фигура 4 - Напречни електромагнитни вълни
Периодичните промени в електрическото поле (вектор на сила E) генерират променящо се магнитно поле (индукционен вектор B), което от своя страна генерира променящо се електрическо поле. Трептенията на векторите E и B възникват във взаимно перпендикулярни равнини и перпендикулярни на линията на разпространение на вълната (вектор на скоростта) и съвпадат по фаза във всяка точка. Силовите линии на електрическото и магнитното поле в електромагнитната вълна са затворени. Такива полета се наричат вихрови.
Електромагнитните вълни се разпространяват в материята с крайна скорост и това още веднъж потвърди валидността на теорията за действие на къси разстояния.
Заключението на Максуел за крайната скорост на разпространение на електромагнитните вълни беше в противоречие с приетата по това време теория за действие на далечни разстояния, в която скоростта на разпространение на електрическите и магнитните полета се приемаше за безкрайно голяма. Следователно теорията на Максуел се нарича теория на действието на къси разстояния.
Такива вълни могат да се разпространяват не само в газове, течности и твърди тела, но и във вакуум.
Скоростта на електромагнитните вълни във вакуум c = 300 000 km / s. Скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във вакуум е една от основните физически константи.
Разпространението на електромагнитна вълна в диелектрика е непрекъснато поглъщане и повторно излъчване на електромагнитна енергия от електрони и йони на веществото, които претърпяват принудителни трептения в променливото електрическо поле на вълната. В този случай скоростта на вълната в диелектрика намалява.
Електромагнитните вълни носят енергия. Когато вълните се разпространяват, възниква поток от електромагнитна енергия. Ако изберете зоната S (фиг. 4), ориентирана перпендикулярно на посоката на разпространение на вълната, то за кратко време Дt енергията DWem ще протече през площта, равна на
ДWem = (wэ + wм) хSДt.
При преминаване от една среда в друга честотата на вълната не се променя.
Електромагнитните вълни могат да се абсорбират от материята. Това се дължи на резонансното поглъщане на енергия от заредени частици материя. Ако естествената честота на трептения на диелектричните частици се различава значително от честотата на електромагнитната вълна, поглъщането става слабо и средата става прозрачна за електромагнитната вълна.
Стигайки до интерфейса между две среди, част от вълната се отразява, а част преминава в друга среда, пречупвайки се. Ако втората среда е метал, тогава вълната, която е преминала във втората среда, бързо се разпада и по-голямата част от енергията (особено за нискочестотни трептения) се отразява в първата среда (металите са непрозрачни за електромагнитни вълни).
Разпространявайки се в среда, електромагнитните вълни, както всички други вълни, могат да изпитат пречупване и отражение на интерфейса между среда, дисперсия, абсорбция, интерференция; при разпространение в нехомогенни среди се наблюдават дифракция на вълни, разсейване на вълни и други явления.
От теорията на Максуел следва, че електромагнитните вълни трябва да оказват натиск върху поглъщащо или отразяващо тяло. Налягането на електромагнитното излъчване се обяснява с факта, че под действието на електрическото поле на вълната в веществото възникват слаби токове, тоест подредено движение на заредени частици. Тези токове се въздействат от силата на Ампер от страната на магнитното поле на вълната, насочена в дебелината на веществото. Тази сила създава резултантния натиск. Обикновено налягането на електромагнитното излъчване е незначително. Например, налягането на слънчевата радиация, пристигаща към Земята върху абсолютно поглъщаща повърхност, е около 5 μPa.
Първите експерименти за определяне на радиационното налягане върху отразяващи и поглъщащи тела, които потвърждават заключението на теорията на Максуел, са проведени от изключителния физик от Московския университет П.Н. Лебедев през 1900 г. Откриването на толкова малък ефект изисква от него изключителна изобретателност и умение при поставянето и провеждането на експеримент. През 1900 г. той успява да измери налягането на светлината върху твърди тела, а през 1910 г. - върху газове. Основната част от P.I. За измерване на светлинното налягане Лебедев е съставен от леки дискове с диаметър 5 mm, окачени на еластична нишка (фиг. 5) вътре в евакуиран съд.
Фигура 5 - Експеримент P.I. Лебедева
Дисковете са направени от различни метали и могат да бъдат заменени по време на експерименти. Светлината от силна електрическа дъга беше насочена към дисковете. В резултат на излагане на светлина върху дисковете, нишката се усуква и дисковете се отклоняват. Резултатите от експериментите на P.I. Лебедев бяха напълно в съответствие с електромагнитната теория на Максуел и бяха от голямо значение за нейното одобрение.
Наличието на налягането на електромагнитните вълни ни позволява да заключим, че в електромагнитното поле е присъщ механичен импулс.Тази връзка между масата и енергията на електромагнитното поле в единица обем е универсален закон на природата. Според специалната теория на относителността тя е вярна за всякакви тела, независимо от тяхната природа и вътрешна структура.
Тъй като налягането на светлинната вълна е много малко, тя не играе съществена роля в явленията, които срещаме в ежедневието. Но в пространството и микроскопичните системи, противоположни по мащаб, ролята на този ефект рязко нараства. По този начин гравитационното привличане на външните слоеве на материята на всяка звезда към центъра се балансира от сила, значителен принос за която има натиска на светлината, идващ от дълбините на звездата навън. В микрокосмоса натискът на светлината се проявява, например, във феномена на светлинния откат на атома. Изпитва се от възбуден атом, когато излъчва светлина.
Светлинното налягане играе значителна роля в астрофизичните явления, по-специално при образуването на кометни опашки, звезди и др. Светлинното налягане достига значителна стойност в точките на фокусиране на излъчването на мощни квантови светлинни генератори (лазери). По този начин налягането на фокусирано лазерно лъчение върху повърхността на тънка метална плоча може да доведе до нейното разрушаване, тоест до появата на отвор в плочата. По този начин електромагнитното поле има всички характеристики на материалните тела - енергия, крайна скорост на разпространение, импулс, маса. Това предполага, че електромагнитното поле е една от формите на съществуване на материята.
Откриването на електромагнитните вълни е прекрасен пример за взаимодействието на експеримента и теорията. Той показва как физиката е съчетала на пръв поглед абсолютно различни свойства - електричество и магнетизъм - разкривайки в тях различни страни на едно и също физическо явление - електромагнитното взаимодействие. Днес това е едно от четирите известни фундаментални физически взаимодействия, които също включват силни и слаби ядрени взаимодействия и гравитация. Вече е изградена теорията за електрослабото взаимодействие, която от единна гледна точка описва електромагнитните и слабите ядрени сили. Съществува и следната обединяваща теория - квантовата хромодинамика - която обхваща електрослабите и силните взаимодействия, но нейната точност е малко по-ниска. Описвам всичкофундаменталните взаимодействия от единна позиция все още не са успешни, въпреки че се провеждат интензивни изследвания в тази посока в рамките на такива области на физиката като теория на струните и квантова гравитация.
Електромагнитните вълни са предсказани теоретично от великия английски физик Джеймс Кларк Максуел (вероятно за първи път през 1862 г. в работата "За физическите линии на сила", въпреки че подробно описание на теорията е публикувано през 1867 г.). Той усърдно и с голямо уважение се опита да преведе на строг математически език леко наивните картини на Майкъл Фарадей, описващи електрически и магнитни явления, както и резултатите на други учени. След като подреди всички електрически и магнитни явления по същия начин, Максуел открива редица противоречия и липса на симетрия. Според закона на Фарадей променливите магнитни полета генерират електрически полета. Но не беше известно дали променливите електрически полета са магнитни. Максуел успява да се отърве от противоречието и да възстанови симетрията на електрическото и магнитното поле, като въведе допълнителен член в уравненията, който описва появата на магнитно поле при промяна на електрическото поле. По това време, благодарение на експериментите на Ерстед, вече беше известно, че постоянният ток създава постоянно магнитно поле около проводника. Новият термин описва различен източник на магнитното поле, но може да се представи като въображаем електрически ток, който Максуел нарече ток на отклонение, за да се разграничи от обичайния ток в проводниците и електролитите - токът на проводимост. В резултат на това се оказа, че променливите магнитни полета генерират електрически полета, а променливите електрически - магнитни. И тогава Максуел разбра, че в такъв сноп осцилиращите електрически и магнитни полета могат да се отделят от проводниците, които ги генерират, и да се движат през вакуума с определена, но много висока скорост. Той изчисли тази скорост и се оказа около триста хиляди километра в секунда.
Шокиран от този резултат, Максуел пише на Уилям Томсън (лорд Келвин, който по-специално въвежда абсолютната температурна скала): „Скоростта на трептенията на напречната вълна в нашата хипотетична среда, изчислена от електромагнитните експерименти на Колрауш и Вебер, е толкова точно съвпада със скоростта на светлината, изчислена от оптичните експерименти на Физо, че трудно можем да отречем заключението, че светлината се състои от напречни вибрации на същата среда, която причинява електрически и магнитни явления". И по-нататък в писмото: „Получих моите уравнения, живеейки в провинцията и не знаейки за близостта на скоростта на разпространение на магнитните ефекти, която открих до скоростта на светлината, така че смятам, че имам всички основания да обмисля магнитна и светеща среда като една и съща среда..."
Уравненията на Максуел далеч надхвърлят обхвата на училищния курс по физика, но са толкова красиви и лаконични, че трябва да бъдат поставени на видно място в кабинета по физика, тъй като повечето от значимите за човека природни явления могат да бъдат описани с само няколко реда от тези уравнения. Ето как информацията се компресира, когато се комбинират несходни факти. Ето един от видовете уравнения на Максуел в диференциално представяне. Възхищавайте се.
Бих искал да подчертая, че от изчисленията на Максуел се получи едно обезкуражаващо следствие: трептенията на електрическото и магнитното поле са напречни (което самият той винаги е подчертавал). А напречните вибрации се разпространяват само в твърди тела, но не и в течности и газове. По това време беше надеждно измерено, че скоростта на напречните вибрации в твърдите тела (просто скоростта на звука) е по-висока, грубо казано, толкова по-твърда е средата (колкото по-голям е модулът на Юнг и толкова по-ниска е плътността) и може да достигне няколко километра. за секунда. Скоростта на напречната електромагнитна вълна беше почти сто хиляди пъти по-висока от скоростта на звука в твърди тела. И трябва да се отбележи, че характеристиката на твърдостта е включена в уравнението на скоростта на звука в твърдо тяло в основата. Оказа се, че средата, през която се движат електромагнитните вълни (и светлина), има чудовищни еластични характеристики. Възникна изключително труден въпрос: "Как други тела се движат през такава твърда среда и не я усещат?" Хипотетичната среда беше наречена етер, приписвайки му едновременно странни и, най-общо казано, взаимно изключващи се свойства - огромна еластичност и изключителна лекота.
Работата на Максуел предизвиква шок сред съвременните учени. Самият Фарадей написа с изненада: „В началото дори се уплаших, когато видях такава математическа сила, приложена към въпроса, но след това бях изненадан да видя, че въпросът се справя толкова добре.“ Въпреки факта, че възгледите на Максуел отменят всички идеи за разпространението на срязващи вълни и вълни като цяло, известни по това време, прозорливи учени разбраха, че съвпадението на скоростта на светлината и електромагнитните вълни е основен резултат, който казва, че е тук че физиката ще има голям пробив.
За съжаление Максуел почина рано и не доживя да види надеждно експериментално потвърждение на своите изчисления. Международното научно мнение се промени в резултат на експериментите на Хайнрих Херц, който 20 години по-късно (1886-89) демонстрира генерирането и приемането на електромагнитни вълни в серия от експерименти. Херц не само получи правилния резултат в тишината на лабораторията, но страстно и безкомпромисно защитаваше възгледите на Максуел. Освен това той не се ограничава до експериментално доказателство за съществуването на електромагнитни вълни, но също така изследва техните основни свойства (отражение от огледала, пречупване в призми, дифракция, интерференция и др.), показвайки пълната идентичност на електромагнитните вълни със светлината.
Любопитно е, че седем години преди Херц, през 1879 г., английският физик Дейвид Едуард Хюз (Hughes - DE Hughes) също демонстрира на други видни учени (сред тях е и брилянтният физик и математик Георг-Габриел Стоукс) ефекта от разпространението на електромагнитни вълни във въздуха. В резултат на дискусиите учените стигнаха до заключението, че виждат феномена на електромагнитната индукция на Фарадей. Хюз е разстроен, не вярва на себе си и публикува резултатите едва през 1899 г., когато теорията на Максуел-Херц става общоприета. Този пример казва, че в науката постоянното разпространение и популяризиране на получените резултати често е не по-малко важно от самия научен резултат.
Хайнрих Херц обобщи резултатите от своите експерименти: „Описаните експерименти, както поне ми се струва, премахват съмненията относно идентичността на светлината, топлинното излъчване и електродинамичното вълново движение.“
Глава 1
ОСНОВНИ ПАРАМЕТРИ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНИТЕ ВЪЛНИ
Лесно е да си представим какво представлява електромагнитната вълна, използвайки следния пример. Ако хвърлите камъче върху повърхността на водата, тогава на повърхността се образуват вълни, които се разминават в кръгове. Те се движат от източника на своя произход (смущение) с определена скорост на разпространение. За електромагнитните вълни смущенията са електрически и магнитни полета, движещи се в пространството. Променливо във времето електромагнитно поле непременно предизвиква появата на променливо магнитно поле и обратно. Тези полета са взаимно свързани.
Основният източник на спектъра на електромагнитните вълни е звездата Слънце. Част от спектъра на електромагнитните вълни е видима за човешкото око. Този спектър се намира в рамките на 380 ... 780 nm (фиг. 1.1). Във видимия спектър окото възприема светлината по различни начини. Електромагнитните вибрации с различни дължини на вълната създават усещане за светлина с различни цветове.
Част от спектъра на електромагнитните вълни се използва за окачване на радио-телевизия и комуникационни цели. Източникът на електромагнитни вълни е проводник (антена), в който електрическите заряди осцилират. Процесът на образуване на полета, започнал близо до жицата, постепенно, точка по точка, улавя цялото пространство. Колкото по-висока е честотата на променливия ток, преминаващ през проводника и генериращ електрическо или магнитно поле, толкова по-интензивни са радиовълните с определена дължина, генерирани от проводника.
Електромагнитните вълни имат следните основни характеристики.
1. Дължина на вълната lw, е най-краткото разстояние между две точки в пространството, при което фазата на хармонична електромагнитна вълна се променя с 360 °. Фазата е състояние (етап) на периодичен процес (фиг. 1.2).
При окачването на наземна телевизия се използват метрови (MB) и дециметрови вълни (UHF), при сателитни - сантиметрови вълни (CM). Когато честотният диапазон на CM се запълни, обхватът на милиметровите вълни (Ka-лента) ще бъде овладян.
2. Период на колебание на вълната T-времето, през което настъпва една пълна промяна в силата на полето, тоест времето, през което точка на радиовълната, която има някаква фиксирана фаза, изминава път, равен на дължината на вълната lw.
3. Честотата на трептенията на електромагнитното поле Ф(броят на трептенията на полето в секунда) се определя по формулата
Мерната единица за честота е херц (Hz), честотата, при която се случва едно трептене в секунда. При сателитното излъчване се налага работа с много високи честоти на електромагнитни вълни, измерени в гигахерци.
За сателитно директно телевизионно излъчване (STTV) по линията Космос - Земя се използват ниския обхват на C-лента и част от обхвата Ku (10,7 ... 12,75 GGi). Горната част на тези диапазони се използва за предаване на информация по линията Земя-Космос (Таблица 1.1).
4. Скорост на разпространение на вълнатаС - скоростта на последователно разпространение на вълна от източник на енергия (антена).
Скоростта на разпространение на радиовълните в свободното пространство (вакуум) е постоянна и равна на скоростта на светлината C = 300 000 km / s. Въпреки такава висока скорост, електромагнитна вълна по линията Земя - Космос - Земя се размества за 0,24 s. На земята радио- и телевизионните предавания могат да се приемат почти мигновено навсякъде. Когато се разпространява в реално пространство, например във въздуха, скоростта на радиовълната зависи от свойствата на средата, обикновено е по-малка Сот стойността на коефициента на пречупване на средата.
Честотата на електромагнитните вълни F, скоростта на тяхното разпространение C и дължината на вълната l са свързани чрез съотношението
lv = C / F, и тъй като F = 1 / T,тогава lv = C * T.
Замествайки стойността на скоростта C = 300 000 km / s в последната формула, получаваме
lv (m) = 3 * 10 ^ 8 / F (m / s * 1 / Hz)
За големи стойности на честотите, дължината на вълната на електромагнитната вибрация може да се определи по формулата lw (m) = 300 / F (MHz) Като се знае дължината на вълната на електромагнитната вибрация, честотата се определя по формулата F (MHz) = 300 / lw (m)
5. Поляризация на радиовълните.Електрическите и магнитните компоненти на електромагнитното поле, съответно, се характеризират с вектори E и H,които показват стойността на силите на полето и тяхната посока. Поляризацията е ориентацията на вектора на електрическото поле Евълни спрямо повърхността на земята (фиг. 1.2).
Видът на поляризацията на радиовълните се определя от ориентацията (позицията) на предавателната антена спрямо земната повърхност. Както наземните, така и сателитните телевизори използват линейна поляризация, т.е. хоризонтална ни вертикално V (фиг. 1.3).
Радиовълните с хоризонтален вектор на електрическото поле се наричат хоризонтално поляризирани, а тези с вертикално – вертикално поляризирани. Равнината на поляризация за последните вълни е вертикална, а векторът н(виж фиг. 1.2) е в хоризонталната равнина.
Ако предавателната антена е монтирана хоризонтално над земната повърхност, тогава линиите на електрическото поле на полето също ще бъдат разположени хоризонтално. В този случай полето ще предизвика най-голямата електродвижеща сила (EMF) в огъня
Фигура 1.4. Кръгова поляризация на радиовълните:
LZ-наляво; RZ-право
пъпна приемна антена. Следователно, за нполяризация на радиовълните, приемната антена трябва да бъде ориентирана хоризонтално. В този случай теоретично няма да има приемане на радиовълни на вертикално разположена антена, тъй като EMF, индуциран в антената, е нула. И обратно, с вертикалното положение на предавателната антена, приемната антена също трябва да бъде разположена вертикално, което ще позволи да се получи най-високата ЕМП в нея.
При телевизионно излъчване от изкуствени земни спътници (AES), в допълнение към линейните поляризации, широко се използва кръгова поляризация. Колкото и странно да изглежда, това се дължи на плътността на въздуха, тъй като в орбити има голям брой комуникационни спътници и спътници за директно (директно) телевизионно излъчване.
Често в таблиците със сателитни параметри те дават съкращение за вида на кръговата поляризация - Л и Р.Кръговата поляризация на радиовълните се създава например чрез конична спирала върху захранването на предавателна антена. В зависимост от посоката на навиване на спиралата кръговата поляризация се оказва лява или дясна (фиг. 1.4).
Съответно, в захранването на наземна сателитна телевизионна антена трябва да бъде инсталиран поляризатор, който реагира на кръговата поляризация на радиовълните, излъчвани от предавателната антена на спътника.
Нека разгледаме въпросите на модулацията на високочестотните трептения и техния спектър по време на предаване от спътника. Препоръчително е да направите това в сравнение със системите за наземно излъчване.
Разстоянието между честотите на носителя на изображението и звука е 6,5 MHz, останалата част от долната странична лента (вляво от носителя на изображението) е 1,25 MHz, а ширината на звуковия канал е 0,5 MHz.
(фиг. 1.5). Като се има предвид това, общата ширина на телевизионния канал се приема за 8,0 MHz (съгласно стандартите D и K, приети в страните от ОНД).
Предавателната телевизионна станция има два предавателя. Единият от тях предава електрически сигнали за изображение, а другият предава звук, съответно, на различни носещи честоти. Промяната в някой параметър на високочестотното трептене на носителя (мощност, честота, фаза и т.н.) под влияние на нискочестотни трептения се нарича модулация. Използват се два основни типа модулация: амплитуда (AM) и честота (FM). В телевизията сигналите за картина се предават от AM, а звуковите сигнали се предават от FM. След модулация електрическите вибрации се усилват в мощност, след което влизат в предавателната антена и я излъчват в пространството (етер) под формата на радиовълни.
8 наземно телевизионно излъчване, поради редица причини е невъзможно да се приложи FM за предаване на сигнали на изображението. Има много повече въздушно пространство на SM и такава възможност съществува. В резултат на това сателитният канал (транспондер) заема честотна лента от 27 MHz.
Предимства на честотната модулация на сигнала на подносещата:
по-малка чувствителност към смущения и шум в сравнение с AM, ниска чувствителност към нелинейност на динамичните характеристики на каналите за предаване на сигнали, както и стабилност на предаването на дълги разстояния. Тези характеристики се обясняват с постоянството на нивото на сигнала в предавателните канали, възможността за честотна корекция на изкривяването, които влияят благоприятно на съотношението сигнал/шум, поради което FM може значително да намали мощността на предавателя при предаване на информация на същото разстояние. Например, системите за наземно излъчване използват предаватели, 5 пъти по-мощни за предаване на сигнали на изображение към една и съща телевизионна станция, отколкото за предаване на аудио сигнали.
Електромагнитното излъчване съществува точно толкова дълго, колкото живее нашата Вселена. Той изигра ключова роля в еволюцията на живота на Земята. Всъщност това е нарушение на състоянието на електромагнитното поле, което се разпространява в пространството.
Характеристики на електромагнитното излъчване
Всяка електромагнитна вълна се описва с помощта на три характеристики.
1. Честота.
2. Поляризация.
ПоляризацияТова е един от основните атрибути на вълната. Описва напречната анизотропия на електромагнитните вълни. Излъчването се счита за поляризирано, когато всички вълнови трептения възникват в една равнина.
Това явление се използва активно в практиката. Например в киното при показване на 3D филми.
Използвайки поляризация, очилата IMAX разделят изображението, което е предназначено за различни очи. 
Честота- броят на върховете на вълната, които преминават покрай наблюдателя (в случая детектора) за една секунда. Измерено в херци.
Дължина на вълната- специфичното разстояние между най-близките точки на електромагнитно излъчване, чиито трептения възникват в една и съща фаза.
Електромагнитното лъчение може да се разпространява в почти всяка среда: от плътна материя до вакуум.
Скоростта на разпространение във вакуум е 300 хиляди км в секунда.
За интересно видео за природата и свойствата на ЕМ вълните вижте видеоклипа по-долу:
Видове електромагнитни вълни
Цялото електромагнитно излъчване е разделено на честота. 
1. Радиовълни.Те са къси, ултракъси, изключително дълги, дълги, средни.
Дължината на радиовълните варира от 10 km до 1 mm и от 30 kHz до 300 GHz.
Техни източници могат да бъдат както човешката дейност, така и различни природни атмосферни явления.
2. . Дължината на вълната е в диапазона от 1 мм - 780 nm и може да достигне до 429 THz. Инфрачервеното лъчение се нарича още топлинно лъчение. Основата на целия живот на нашата планета.
3. Видима светлина.Дължина 400 - 760 / 780nm. Съответно, той се колебае в рамките на 790-385 THz. Това включва целия спектър на радиация, който може да се види с човешкото око.
4. . Дължината на вълната е по-къса от тази на инфрачервеното лъчение.
Може да достигне до 10 nm. такива вълни са много големи - около 3x10 ^ 16 Hz.
5. Рентгенови лъчи... вълни 6x10 ^ 19 Hz и дължина от порядъка на 10 nm - 5 pm.
6. Гама вълни.Това включва всяка радиация, която е по-голяма, отколкото при рентгеновите лъчи, и дължината е по-малка. Източникът на такива електромагнитни вълни са космическите, ядрени процеси.
Обхват на приложение
Някъде от края на 19 век целият човешки прогрес е свързан с практическото приложение на електромагнитните вълни.
Първото нещо, което си струва да се спомене, е радио комуникацията. Тя направи възможно хората да общуват, дори и да са далеч един от друг.
Сателитното излъчване, телекомуникациите са по-нататъшното развитие на примитивните радио комуникации.
Именно тези технологии са формирали информационния образ на съвременното общество.
Източници на електромагнитно излъчване трябва да се считат както за големи промишлени съоръжения, така и за различни електропроводи.
Електромагнитните вълни се използват активно във военните дела (радари, сложни електрически устройства). Също така, медицината не се справи без тяхното използване. Инфрачервеното лъчение може да се използва за лечение на много заболявания.
Рентгеновите лъчи могат да помогнат за идентифициране на увреждане на вътрешните тъкани на човек.
С помощта на лазери се извършват редица операции, които изискват бижутерска прецизност. 
Значението на електромагнитното излъчване в практическия живот на човек трудно може да бъде надценено.
Съветско видео за електромагнитното поле:
Потенциално отрицателно въздействие върху хората
Макар и полезни, силните източници на електромагнитно лъчение могат да причинят симптоми като:
Умора;
Главоболие;
гадене.
Прекомерното излагане на някои видове вълни причинява увреждане на вътрешните органи, централната нервна система и мозъка. Възможни са промени в човешката психика.
Интересен изглед за ефекта на ЕМ вълните върху хората:
За да се избегнат подобни последици, практически всички страни по света имат стандарти, регулиращи електромагнитната безопасност. Всеки вид радиация има свои собствени регулаторни документи (хигиенни стандарти, стандарти за радиационна безопасност). Влиянието на електромагнитните вълни върху хората не е напълно разбрано, поради което СЗО препоръчва да се сведе до минимум тяхното излагане.
Зареждане ...