विद्युत चुम्बकीय तरंग की दोलन आवृत्ति। विद्युत चुम्बकीय तरंगें - गुण और विशेषताएं

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3.2.2 विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार

विद्युत आवेशों और उनकी गति द्वारा उत्पन्न सामान्य रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों में, वास्तविक विकिरण को वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के उस हिस्से के रूप में संदर्भित करने के लिए प्रथागत है जो अपने स्रोतों से सबसे दूर तक फैलने में सक्षम है - गतिमान आवेश, दूरी के साथ सबसे धीरे-धीरे क्षय होना . इस विकिरण को विद्युत चुम्बकीय तरंगें कहा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें लगभग सभी वातावरणों में प्रसार करने में सक्षम हैं। एक निर्वात (पदार्थ और निकायों से मुक्त एक स्थान जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित या उत्सर्जित करता है) में, विद्युत चुम्बकीय तरंगें मनमाने ढंग से बड़ी दूरी तक भिगोने के बिना फैलती हैं, लेकिन कुछ मामलों में यह पदार्थ से भरे स्थान में काफी अच्छी तरह से फैलती है (जबकि उनके व्यवहार को थोड़ा बदल देती है) .

दूरियों को मापने के लिए तालिका में इंगित लगभग सभी श्रेणियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग किया जाता है। 3.1, ऑप्टिकल रेंज में पराबैंगनी विकिरण को छोड़कर, लघु रेडियो तरंगें और आयनकारी विकिरण।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके दूरियों को मापते समय, प्रसार की स्थिति से सीमा और सटीकता दोनों ही अत्यधिक प्रभावित होती हैं। इसे कारकों के पूरे परिसर के रूप में समझा जाता है: स्वयं तरंगों के गुण, अंतर्निहित सतह की प्रकृति, दिन का समय, वातावरण की मौसम संबंधी स्थिति आदि।

प्रकाश तरंगें और वीएचएफ तरंगें लगभग सीधी रेखा में फैलती हैं।

विवर्तन रेडियो रेंज फाइंडर और वीएचएफ सिस्टम में उपयोग की जाने वाली सेंटीमीटर तरंगें इतनी छोटी होती हैं कि वे पृथ्वी की सतह के चारों ओर झुकती नहीं हैं। कुछ हद तक ऐसा झुकना केवल किसके कारण होता है अपवर्तन .

(विवर्तन - यह तरंग प्रसार के दौरान ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों से विचलन की घटना है। विशेष रूप से, यह प्रकाश किरण के प्रसार की सीधीता से विचलन है। अपवर्तन या अपवर्तन - यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रसार की दिशा में परिवर्तन है जो इन तरंगों के लिए पारदर्शी दो माध्यमों के बीच या लगातार बदलते गुणों वाले माध्यम के थोक में होता है)।

वीएचएफ सिस्टम की अधिकतम सीमा सीमा द्वारा सीमित है नजर ... पृथ्वी की भौतिक सतह पर दृष्टि रेखा की सीमा एंटेना और इलाके की ऊंचाई पर निर्भर करती है। यदि हम केवल गोलाकार पृथ्वी की वक्रता (बिना राहत के) और अपवर्तन की उपेक्षा को ध्यान में रखते हैं, तो दो बिंदुओं के बीच सीमित लाइन-ऑफ-विज़न दूरी बिंदुओं की ऊंचाई से निर्धारित होती है
तथा
इस अनुसार:

जहां किलोमीटर में और ऊंचाई मीटर में व्यक्त की जाती है।

प्रक्षेपवक्र के अपवर्तक वक्रता (सामान्य अपवर्तन के साथ) को ध्यान में रखते हुए, समीकरण में गुणांक 3.57 (3.29) को रेडियो तरंगों के लिए 4.12 और ऑप्टिकल तरंगों के लिए 3.83 द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, अर्थात। अपवर्तन रेडियो तरंगों के लिए दृष्टि रेखा की दूरी को लगभग 15% और ऑप्टिकल तरंगों के लिए 7% तक बढ़ा देता है।

यदि, उदाहरण के लिए, रेंजफाइंडर और रिफ्लेक्टर एंटेना एक साधारण लकड़ी के तिपाई पर लगे होते हैं, अर्थात।
, तो सूत्र (3.29) द्वारा परिकलित दृष्टि रेखा की दूरी होगी
... यदि एंटेना को ऊंचाई तक उठाया जाता है
, तो दृष्टि रेखा की दूरी होगी
.

प्रकाशिक तरंगों के लिए, प्रत्यक्ष दृष्टि रेखा के अतिरिक्त, की उपस्थिति ऑप्टिकल दृश्यता (पारदर्शिता) .

लंबी और मध्यम रेडियो तरंगों के प्रसार की विशिष्ट विशेषताएं होती हैं। सबसे महत्वपूर्ण विशेषता वायुमंडल की ऊपरी, अत्यधिक आयनित परतों से प्रतिबिंब है, जो 60 किमी से अधिक की ऊंचाई पर स्थित है।

यह इस तथ्य की ओर जाता है कि न केवल पृथ्वी की सतह (सतह तरंग) के साथ फैलने वाली एक सीधी लहर, बल्कि आयनमंडल से परावर्तित एक लहर, तथाकथित अंतरिक्ष तरंग (चित्र। 3.11), प्राप्त बिंदु तक पहुंच सकती है। उस क्षेत्र में जहां सतह और अंतरिक्ष तरंगें मिलती हैं, उनका हस्तक्षेप होता है, जिसके कारण उपयोगी सिग्नल संचारित करने वाली सतह तरंग आयाम और चरण में विकृतियां प्राप्त करती है, और यदि प्राप्त करने वाले उपकरण ऐसे क्षेत्र में हैं, तो माप बहुत मुश्किल हो सकता है और अक्सर असंभव।

आयनोस्फीयर से परावर्तित एक स्थानिक तरंग, सतह की लहर की तुलना में बहुत अधिक दूरी पर फैल सकती है, जिसके लिए पृथ्वी का आकार अपनी राहत के साथ बाधाएं पैदा करता है। विवर्तन के कारण, इन बाधाओं को सतह तरंग द्वारा चारों ओर मोड़ा जा सकता है, और इसके प्रसार की सीमा पृथ्वी की सतह के अवशोषण गुणों पर निर्भर करती है। आकाश तरंग के लिए, यह आंशिक रूप से आयनोस्फीयर और पृथ्वी की सतह द्वारा आयनोस्फेरिक परतों से कई प्रतिबिंबों के साथ अवशोषित होता है। पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषण तरंग दैर्ध्य, इसके ध्रुवीकरण और विशिष्ट अंतर्निहित सतह की विद्युत विशेषताओं पर निर्भर करता है।

आयनोस्फीयर से कई प्रतिबिंबों के साथ आकाश-तरंग के लंबी दूरी के प्रसार की संपत्ति का उपयोग रेडियो संचार, प्रसारण और लंबी दूरी की रेडियो नेविगेशन में सफलतापूर्वक किया जाता है। लेकिन रेडियो जियोडेटिक उद्देश्यों के लिए आकाश तरंग का उपयोग असंभव, चूंकि इसके पारित होने की ज्यामिति सख्त लेखांकन के अधीन नहीं है। इसलिए के लिए सटीक माप के लिए, केवल सतह तरंग का उपयोग किया जाना चाहिए .

ऊपर के आधार पर, जियोडेटिक माप के उद्देश्य के लिए, केवल ऑप्टिकल और वीएचएफ रेंज की तरंगें उपयुक्त हैं .

ऑप्टिकल वेवलेंथ रेंज के जियोडेटिक रेंजफाइंडर मुख्य रूप से 10 किमी तक की दूरी को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

कई दसियों किलोमीटर के क्रम की दूरी को मापने के लिए जियोडेटिक रेडियो रेंज फाइंडर का उपयोग किया जाता है।

हालांकि, वर्तमान में, जियोडेटिक रेंज फाइंडर्स के लगभग सभी निर्माताओं ने रेडियो रेंज फाइंडर का उत्पादन बंद कर दिया है, और ऑप्टिकल रेंज फाइंडर या इलेक्ट्रॉनिक कुल स्टेशनों पर अपने प्रयासों को केंद्रित किया है, जिनमें से रेंज फाइंडर एक अभिन्न अंग है। इस स्थिति को इस तथ्य से समझाया गया है कि भूगर्भीय कार्य के अभ्यास में, वैश्विक उपग्रह नेविगेशन सिस्टम द्वारा प्रदान की जाने वाली प्रौद्योगिकियां व्यापक हो गई हैं, जिसकी बदौलत पृथ्वी की सतह पर बिंदुओं के निर्देशांक को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव हो गया है। लेकिन इस कार्य के लिए रेडियो रेंजफाइंडर डिजाइन किए गए थे। रेडियो रेंज फ़ाइंडर्स का उपयोग करके मापे गए बिंदुओं के बीच की दूरी का उपयोग तब निर्धारित किए जाने वाले बिंदु के निर्देशांक की गणना के लिए किया जाता था। GNSS रिसीवर्स के उपयोग से बिंदुओं के बीच की दूरी को मापने के मध्यवर्ती संचालन को बाहर करना और निर्धारित किए जा रहे बिंदु के निर्देशांक तुरंत प्राप्त करना संभव हो जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें अंतरिक्ष और समय में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का प्रसार हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, 1864 में महान अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे। मैक्सवेल द्वारा सैद्धांतिक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की गई थी। उन्होंने उस समय तक ज्ञात विद्युतगतिकी के सभी नियमों का विश्लेषण किया और उन्हें समय-भिन्न विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में लागू करने का प्रयास किया। उन्होंने भौतिकी में एक भंवर विद्युत क्षेत्र की अवधारणा पेश की और 1831 में फैराडे द्वारा खोजे गए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून की एक नई व्याख्या का प्रस्ताव दिया: चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन आसपास के अंतरिक्ष में एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, बल की रेखाएं जो बंद हैं।

उन्होंने रिवर्स प्रक्रिया के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी: एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र आसपास के अंतरिक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। मैक्सवेल ने सबसे पहले पदार्थ के एक नए रूप की गतिशीलता का वर्णन किया - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, और समीकरणों की एक प्रणाली (मैक्सवेल के समीकरण) को व्युत्पन्न किया, जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की विशेषताओं को इसके स्रोतों - विद्युत आवेशों और धाराओं से जोड़ता है। विद्युत चुम्बकीय तरंग में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के पारस्परिक परिवर्तन होते हैं। अंजीर। 2 ए, बी विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तन को दर्शाता है।

चित्र 2 - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का पारस्परिक परिवर्तन: क) मैक्सवेल की व्याख्या में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम; b) मैक्सवेल की परिकल्पना। एक बदलते विद्युत क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र में विभाजन संदर्भ के फ्रेम की पसंद पर निर्भर करता है। वास्तव में, संदर्भ के एक फ्रेम में स्थित आवेशों के चारों ओर केवल एक विद्युत क्षेत्र होता है; हालांकि, वही चार्ज संदर्भ के दूसरे फ्रेम के सापेक्ष आगे बढ़ेंगे और संदर्भ के इस फ्रेम में विद्युत के अलावा, एक चुंबकीय क्षेत्र भी उत्पन्न करेंगे। इस प्रकार, मैक्सवेल के सिद्धांत ने विद्युत और चुंबकीय घटना को एक साथ जोड़ा।

यदि आप दोलन आवेशों की सहायता से एक वैकल्पिक विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करते हैं, तो विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तनों का एक क्रम, एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक, आसपास के स्थान में उत्पन्न होता है। ये दोनों क्षेत्र भंवर और सदिश हैं और परस्पर लंबवत विमानों में स्थित हैं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार की प्रक्रिया को चित्र 3 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। यह प्रक्रिया, जो समय और स्थान में आवधिक है, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है।

चित्र 3 - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार की प्रक्रिया

यह परिकल्पना केवल एक सैद्धांतिक धारणा थी जिसकी प्रायोगिक पुष्टि नहीं थी, हालांकि, इसके आधार पर, मैक्सवेल विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तनों का वर्णन करने वाले समीकरणों की एक सुसंगत प्रणाली को लिखने में सक्षम थे, अर्थात विद्युत चुम्बकीय के समीकरणों की प्रणाली खेत।

तो, मैक्सवेल के सिद्धांत से कई महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकलते हैं - विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मूल गुण।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, अर्थात्। एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जो अंतरिक्ष और समय में फैलता है।

प्रकृति में, विद्युत और चुंबकीय घटनाएं एक ही प्रक्रिया के दो पक्षों के रूप में कार्य करती हैं।

विद्युतचुंबकीय तरंगें दोलन आवेशों द्वारा उत्सर्जित होती हैं। त्वरण की उपस्थिति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जन के लिए मुख्य शर्त है, अर्थात।

• - चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन आसपास के स्थान (चित्र 2a) में एक भंवर विद्युत क्षेत्र बनाता है।
• - विद्युत क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन आसपास के अंतरिक्ष में एक भंवर चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करता है, जिनमें से प्रेरण की रेखाएं एक विमान में लंबवत विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की रेखाओं के लंबवत स्थित होती हैं, और उन्हें कवर करती हैं (चित्र 2 बी)।

उभरते चुंबकीय क्षेत्र की प्रेरण रेखाएं वेक्टर के साथ "दायां पेंच" बनाती हैं। विद्युतचुंबकीय तरंगें अनुप्रस्थ - सदिश होती हैं और एक दूसरे के लंबवत होती हैं और तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत समतल में स्थित होती हैं (चित्र 4)।

चित्र 4 - अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंगें

विद्युत क्षेत्र में आवधिक परिवर्तन (तीव्रता ई का वेक्टर) एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र (प्रेरण वेक्टर बी) उत्पन्न करता है, जो बदले में एक बदलते विद्युत क्षेत्र को उत्पन्न करता है। वैक्टर ई और बी के दोलन परस्पर लंबवत विमानों में होते हैं और तरंग प्रसार रेखा (वेग वेक्टर) के लंबवत होते हैं और किसी भी बिंदु पर चरण में मेल खाते हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के बल की रेखाएं बंद हो जाती हैं। ऐसे क्षेत्रों को भंवर कहा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक सीमित गति से पदार्थ में फैलती हैं, और इसने एक बार फिर शॉर्ट-रेंज एक्शन के सिद्धांत की वैधता की पुष्टि की।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की परिमित गति के बारे में मैक्सवेल का निष्कर्ष उस समय अपनाई गई लंबी दूरी की कार्रवाई के सिद्धांत के विपरीत था, जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार की गति को असीम रूप से बड़ा माना जाता था। इसलिए मैक्सवेल के सिद्धांत को शॉर्ट-रेंज एक्शन का सिद्धांत कहा जाता है।

ऐसी तरंगें न केवल गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में, बल्कि निर्वात में भी फैल सकती हैं।

निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति c = 300000 km/s। निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है।

एक ढांकता हुआ में विद्युत चुम्बकीय तरंग का प्रसार पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों और आयनों द्वारा विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का निरंतर अवशोषण और पुन: उत्सर्जन होता है, जो तरंग के वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में मजबूर दोलनों से गुजरता है। इस मामले में, ढांकता हुआ में तरंग वेग कम हो जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें ऊर्जा ले जाती हैं। जब तरंगें फैलती हैं, तो विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रवाह होता है। यदि आप तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत उन्मुख क्षेत्र S (चित्र 4) का चयन करते हैं, तो थोड़े समय में t ऊर्जा Wem के बराबर क्षेत्र से प्रवाहित होगी

Wem = (wэ + wм) SДt.

एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर तरंग आवृत्ति में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों को पदार्थ द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। यह पदार्थ के आवेशित कणों द्वारा ऊर्जा के गुंजयमान अवशोषण के कारण होता है। यदि ढांकता हुआ कणों के दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंग की आवृत्ति से बहुत भिन्न होती है, तो अवशोषण कमजोर होता है, और माध्यम विद्युत चुम्बकीय तरंग के लिए पारदर्शी हो जाता है।

दो मीडिया के बीच इंटरफेस में आने पर, तरंग का हिस्सा परावर्तित होता है, और भाग दूसरे माध्यम में गुजरता है, अपवर्तित होता है। यदि दूसरा माध्यम एक धातु है, तो दूसरे माध्यम में जाने वाली तरंग जल्दी से क्षय हो जाती है, और अधिकांश ऊर्जा (विशेषकर कम आवृत्ति वाले दोलनों के लिए) पहले माध्यम में परिलक्षित होती है (धातु विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए अपारदर्शी होती है)।

मीडिया में प्रचारित, विद्युत चुम्बकीय तरंगें, किसी भी अन्य तरंगों की तरह, मीडिया, फैलाव, अवशोषण, हस्तक्षेप के बीच इंटरफेस में अपवर्तन और प्रतिबिंब का अनुभव कर सकती हैं; अमानवीय मीडिया में प्रचार करते समय, तरंगों का विवर्तन, तरंगों का प्रकीर्णन और अन्य घटनाएं देखी जाती हैं।

मैक्सवेल के सिद्धांत से यह इस प्रकार है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों को एक अवशोषित या परावर्तक शरीर पर दबाव डालना चाहिए। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के दबाव को इस तथ्य से समझाया जाता है कि तरंग के विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत पदार्थ में कमजोर धाराएं उत्पन्न होती हैं, अर्थात आवेशित कणों की गति का क्रम। इन धाराओं को पदार्थ की मोटाई में निर्देशित तरंग के चुंबकीय क्षेत्र की ओर से एम्पीयर बल द्वारा कार्य किया जाता है। यह बल परिणामी दबाव बनाता है। आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का दबाव नगण्य होता है। उदाहरण के लिए, पूरी तरह से अवशोषित सतह पर पृथ्वी पर पहुंचने वाले सौर विकिरण का दबाव लगभग 5 μPa है।

मैक्सवेल के सिद्धांत के निष्कर्ष की पुष्टि करने वाले पिंडों को प्रतिबिंबित करने और अवशोषित करने पर विकिरण दबाव निर्धारित करने के लिए पहला प्रयोग मॉस्को विश्वविद्यालय के उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी पी.एन. 1900 में लेबेदेव। इस तरह के एक छोटे से प्रभाव की खोज के लिए उन्हें एक प्रयोग की स्थापना और संचालन में असाधारण सरलता और कौशल की आवश्यकता थी। 1900 में वह ठोस पर प्रकाश के दबाव को मापने में सक्षम था, और 1910 में - गैसों पर। पीआई का मुख्य भाग। हल्के दबाव को मापने के लिए, लेबेदेव 5 मिमी व्यास के हल्के डिस्क से बने होते हैं जो एक खाली बर्तन के अंदर एक लोचदार धागे (चित्र 5) द्वारा निलंबित होते हैं।

चित्र 5 - प्रयोग पी.आई. लेबेडेवा

डिस्क विभिन्न प्रकार की धातुओं से बनाई गई थीं और प्रयोगों के दौरान इन्हें बदला जा सकता था। एक मजबूत विद्युत चाप से प्रकाश को डिस्क पर निर्देशित किया गया था। डिस्क पर प्रकाश के संपर्क के परिणामस्वरूप, फिलामेंट मुड़ गया और डिस्क विक्षेपित हो गई। पीआई के प्रयोगों के परिणाम। लेबेदेव मैक्सवेल के विद्युतचुंबकीय सिद्धांत के पूर्णतया संगत थे और इसके अनुमोदन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण थे।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दबाव का अस्तित्व हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में एक यांत्रिक आवेग निहित है। एक इकाई मात्रा में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच यह संबंध प्रकृति का एक सार्वभौमिक नियम है। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, यह किसी भी शरीर के लिए सच है, चाहे उनकी प्रकृति और आंतरिक संरचना कुछ भी हो।

चूंकि प्रकाश तरंग का दबाव बहुत कम होता है, इसलिए यह उन घटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाता है जिनका हम दैनिक जीवन में सामना करते हैं। लेकिन पैमाने के विपरीत अंतरिक्ष और सूक्ष्म प्रणालियों में, इस प्रभाव की भूमिका तेजी से बढ़ जाती है। इस प्रकार, प्रत्येक तारे के पदार्थ की बाहरी परतों का केंद्र की ओर गुरुत्वाकर्षण आकर्षण एक बल द्वारा संतुलित होता है, जिसमें एक महत्वपूर्ण योगदान तारे की गहराई से बाहर की ओर आने वाले प्रकाश के दबाव से होता है। सूक्ष्म जगत में, प्रकाश का दबाव स्वयं प्रकट होता है, उदाहरण के लिए, एक परमाणु के प्रकाश के पीछे हटने की घटना में। जब यह प्रकाश उत्सर्जित करता है तो एक उत्तेजित परमाणु द्वारा इसका अनुभव किया जाता है।

प्रकाश दाब खगोलीय घटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से, धूमकेतु की पूंछ, तारे आदि के निर्माण में। शक्तिशाली क्वांटम प्रकाश जनरेटर (लेजर) के विकिरण के फोकस बिंदुओं पर प्रकाश दबाव एक महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाता है। इस प्रकार, एक पतली धातु की प्लेट की सतह पर केंद्रित लेजर विकिरण का दबाव इसके टूटने का कारण बन सकता है, अर्थात प्लेट में एक छेद की उपस्थिति। इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में भौतिक निकायों की सभी विशेषताएं हैं - ऊर्जा, परिमित प्रसार गति, गति, द्रव्यमान। इससे पता चलता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ के अस्तित्व के रूपों में से एक है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज प्रयोग और सिद्धांत की परस्पर क्रिया का एक उल्लेखनीय उदाहरण है। यह दिखाता है कि कैसे भौतिकी ने प्रतीत होता है कि बिल्कुल भिन्न गुण - बिजली और चुंबकत्व - एक ही भौतिक घटना के विभिन्न पक्षों को प्रकट करते हैं - विद्युत चुम्बकीय संपर्क। आज यह चार ज्ञात मूलभूत भौतिक अंतःक्रियाओं में से एक है, जिसमें मजबूत और कमजोर परमाणु संपर्क और गुरुत्वाकर्षण भी शामिल हैं। इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन का सिद्धांत पहले ही बनाया जा चुका है, जो एक एकीकृत दृष्टिकोण से विद्युत चुम्बकीय और कमजोर परमाणु बलों का वर्णन करता है। निम्नलिखित एकीकृत सिद्धांत भी है - क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स - जो इलेक्ट्रोवीक और मजबूत इंटरैक्शन को कवर करता है, लेकिन इसकी सटीकता कुछ कम है। वर्णन करना सबएक एकीकृत स्थिति से मौलिक बातचीत अभी तक सफल नहीं हुई है, हालांकि इस दिशा में गहन शोध भौतिकी के ऐसे क्षेत्रों के ढांचे के भीतर किया जा रहा है जैसे स्ट्रिंग सिद्धांत और क्वांटम गुरुत्वाकर्षण।

महान अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जेम्स क्लार्क मैक्सवेल द्वारा सैद्धांतिक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भविष्यवाणी की गई थी (शायद 1862 में "बल की भौतिक रेखाओं पर" काम में पहली बार, हालांकि सिद्धांत का विस्तृत विवरण 1867 में प्रकाशित हुआ था)। उन्होंने लगन से और बड़े सम्मान के साथ माइकल फैराडे की विद्युत और चुंबकीय घटनाओं के साथ-साथ अन्य वैज्ञानिकों के परिणामों का वर्णन करते हुए सख्त गणितीय भाषा में अनुवाद करने की कोशिश की। एक ही तरह से सभी विद्युत और चुंबकीय घटनाओं का आदेश देने के बाद, मैक्सवेल ने कई विरोधाभासों और समरूपता की कमी की खोज की। फैराडे के नियम के अनुसार, बारी-बारी से चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। लेकिन यह ज्ञात नहीं था कि वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र चुंबकीय होते हैं या नहीं। मैक्सवेल ने समीकरणों में एक अतिरिक्त शब्द पेश करके विरोधाभास से छुटकारा पाने और विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की समरूपता को बहाल करने में कामयाबी हासिल की, जिसमें विद्युत क्षेत्र को बदलने पर चुंबकीय क्षेत्र की घटना का वर्णन किया गया था। उस समय तक, ओर्स्टेड के प्रयोगों के लिए धन्यवाद, यह पहले से ही ज्ञात था कि प्रत्यक्ष वर्तमान कंडक्टर के चारों ओर एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। नए शब्द ने चुंबकीय क्षेत्र के एक अलग स्रोत का वर्णन किया, लेकिन इसकी कल्पना एक काल्पनिक विद्युत प्रवाह के रूप में की जा सकती है, जिसे मैक्सवेल ने कहा था। बायस करंट, इसे कंडक्टरों और इलेक्ट्रोलाइट्स में सामान्य करंट से अलग करने के लिए - कंडक्शन करंट। नतीजतन, यह पता चला कि वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, और वैकल्पिक विद्युत - चुंबकीय। और फिर मैक्सवेल ने महसूस किया कि इस तरह के एक बंडल में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को दोलन करने वाले कंडक्टरों से अलग किया जा सकता है जो उन्हें उत्पन्न करते हैं और एक निश्चित, लेकिन बहुत तेज गति से निर्वात के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। उसने इस गति की गणना की, और यह लगभग तीन लाख किलोमीटर प्रति सेकंड निकला।

इस परिणाम से हैरान मैक्सवेल विलियम थॉमसन को लिखते हैं (लॉर्ड केल्विन, जिन्होंने, विशेष रूप से, पूर्ण तापमान पैमाने की शुरुआत की): "हमारे काल्पनिक माध्यम में अनुप्रस्थ तरंग दोलनों की गति, कोहलरॉश और वेबर के विद्युत चुम्बकीय प्रयोगों से गणना की जाती है, इसलिए वास्तव में फ़िज़ौ के ऑप्टिकल प्रयोगों से गणना की गई प्रकाश की गति के साथ मेल खाता है कि हम इस निष्कर्ष को शायद ही मना कर सकते हैं कि प्रकाश में एक ही माध्यम के अनुप्रस्थ कंपन होते हैं जो विद्युत और चुंबकीय घटना का कारण बनते हैं". और पत्र में आगे: "मैंने अपने समीकरण प्राप्त किए, प्रांतों में रह रहे हैं और प्रकाश की गति के चुंबकीय प्रभावों के प्रसार की गति की निकटता के बारे में नहीं जानते, जो मैंने पाया, इसलिए मुझे लगता है कि मेरे पास विचार करने का हर कारण है एक ही माध्यम के रूप में चुंबकीय और चमकदार मीडिया ... "

मैक्सवेल के समीकरण स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम के दायरे से बहुत आगे जाते हैं, लेकिन वे इतने सुंदर और संक्षिप्त हैं कि उन्हें भौतिकी कार्यालय में एक प्रमुख स्थान पर रखा जाना चाहिए, क्योंकि प्रकृति की अधिकांश घटनाएं जो मनुष्य के लिए महत्वपूर्ण हैं, का वर्णन किया जा सकता है इन समीकरणों की कुछ ही पंक्तियाँ। इस प्रकार जानकारी को संकुचित किया जाता है जब पहले भिन्न तथ्यों को जोड़ दिया जाता है। यहाँ अंतर प्रतिनिधित्व में मैक्सवेल के समीकरणों में से एक है। प्रशंसा करना।

मैं इस बात पर जोर देना चाहूंगा कि मैक्सवेल की गणना से, एक निराशाजनक परिणाम प्राप्त हुआ: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के दोलन अनुप्रस्थ हैं (जिस पर उन्होंने हमेशा जोर दिया)। और अनुप्रस्थ कंपन केवल ठोस पदार्थों में ही फैलते हैं, लेकिन तरल और गैसों में नहीं। उस समय तक, यह विश्वसनीय रूप से मापा गया था कि ठोस में अनुप्रस्थ दोलनों की गति (केवल ध्वनि की गति) उच्च, मोटे तौर पर बोलने वाला, कठिन माध्यम (यंग का मापांक जितना अधिक और घनत्व कम होता है) और कई किलोमीटर तक पहुंच सकता है। प्रति सेकंड। एक अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति ठोस पदार्थों में ध्वनि की गति से लगभग एक लाख गुना अधिक थी। और यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जड़ में एक ठोस में ध्वनि की गति के समीकरण में कठोरता की विशेषता शामिल है। यह पता चला कि जिस माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंगें (और प्रकाश) यात्रा करती हैं, उनमें राक्षसी लोचदार विशेषताएं होती हैं। एक अत्यंत कठिन प्रश्न खड़ा हुआ: "इस तरह के ठोस माध्यम से अन्य शरीर कैसे चलते हैं और इसे महसूस नहीं करते हैं?" काल्पनिक माध्यम को ईथर कहा जाता था, इसके साथ-साथ अजीब और, आम तौर पर, परस्पर अनन्य गुण - अत्यधिक लोच और असाधारण हल्कापन।

मैक्सवेल के काम ने समकालीन विद्वानों को झकझोर कर रख दिया। फैराडे ने खुद आश्चर्य से लिखा: "पहले तो मैं भी डर गया था जब मैंने इस तरह के गणितीय बल को प्रश्न पर लागू देखा, लेकिन फिर मुझे यह देखकर आश्चर्य हुआ कि प्रश्न इसे इतनी अच्छी तरह से संभालता है।" इस तथ्य के बावजूद कि मैक्सवेल के विचारों ने उस समय सामान्य रूप से ज्ञात कतरनी तरंगों और तरंगों के प्रसार के बारे में सभी विचारों को उलट दिया, बुद्धिमान वैज्ञानिकों ने समझा कि प्रकाश और विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति का संयोग एक मौलिक परिणाम है, जो कहता है कि यह यहां है भौतिकी को एक बड़ी सफलता मिलेगी।

दुर्भाग्य से, मैक्सवेल की मृत्यु जल्दी हो गई और उनकी गणनाओं की विश्वसनीय प्रयोगात्मक पुष्टि देखने के लिए जीवित नहीं रहे। हेनरिक हर्ट्ज़ के प्रयोगों के परिणामस्वरूप अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक राय बदल गई, जिन्होंने 20 साल बाद (1886-89) प्रयोगों की एक श्रृंखला में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की पीढ़ी और स्वागत का प्रदर्शन किया। हर्ट्ज़ ने न केवल प्रयोगशाला की खामोशी में सही परिणाम प्राप्त किया, बल्कि मैक्सवेल के विचारों का उत्साहपूर्वक और बिना समझौता किए बचाव किया। इसके अलावा, उन्होंने खुद को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व के प्रायोगिक प्रमाण तक ही सीमित नहीं रखा, बल्कि प्रकाश के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों की पूरी पहचान दिखाते हुए उनके मूल गुणों (दर्पणों से परावर्तन, प्रिज्म में अपवर्तन, विवर्तन, हस्तक्षेप, आदि) की भी जांच की।

यह उत्सुक है कि हर्ट्ज से सात साल पहले, 1879 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी डेविड एडवर्ड ह्यूजेस (ह्यूजेस - डी ह्यूजेस) ने अन्य प्रमुख वैज्ञानिकों (उनमें से शानदार भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ जॉर्ज-गेब्रियल स्टोक्स भी थे) को प्रचार के प्रभाव का प्रदर्शन किया था। हवा में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की। चर्चाओं के परिणामस्वरूप, वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वे फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना को देखते हैं। ह्यूजेस परेशान थे, खुद पर विश्वास नहीं किया और केवल 1899 में परिणाम प्रकाशित किए, जब मैक्सवेल-हर्ट्ज सिद्धांत को आम तौर पर स्वीकार किया गया। यह उदाहरण कहता है कि विज्ञान में, प्राप्त परिणामों का लगातार प्रसार और प्रचार अक्सर वैज्ञानिक परिणाम से कम महत्वपूर्ण नहीं होता है।

हेनरिक हर्ट्ज़ ने अपने प्रयोगों के परिणामों को सारांशित किया: "वर्णित प्रयोग, जैसा कि, कम से कम, मुझे लगता है, प्रकाश, थर्मल विकिरण और इलेक्ट्रोडायनामिक तरंग गति की पहचान के बारे में संदेह को खत्म करते हैं।"

अध्याय 1

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मूल पैरामीटर

निम्नलिखित उदाहरण का उपयोग करके यह कल्पना करना आसान है कि विद्युत चुम्बकीय तरंग क्या है। यदि आप पानी की सतह पर एक कंकड़ फेंकते हैं, तो सतह पर वृत्तों में विचलन करने वाली तरंगें बनती हैं। वे प्रसार की एक निश्चित गति के साथ अपने मूल (अशांति) के स्रोत से आगे बढ़ते हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए, विक्षोभ अंतरिक्ष में गतिमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र हैं। एक समय-भिन्न विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र आवश्यक रूप से एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति का कारण बनता है, और इसके विपरीत। ये क्षेत्र परस्पर जुड़े हुए हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का मुख्य स्रोत सूर्य तारा है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा मानव आंख को दिखाई देता है। यह स्पेक्ट्रम 380 ... 780 एनएम (चित्र। 1.1) के भीतर है। दृश्य स्पेक्ट्रम में, आंख अलग-अलग तरीकों से प्रकाश को मानती है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य वाले विद्युत चुम्बकीय कंपन विभिन्न रंगों के साथ प्रकाश की अनुभूति उत्पन्न करते हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा रेडियो-टेलीविज़न हैंगिंग और संचार उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत एक तार (एंटीना) है जिसमें विद्युत आवेश दोलन करते हैं। तार के पास से शुरू हुई खेतों के बनने की प्रक्रिया, धीरे-धीरे, बिंदु दर बिंदु, पूरे स्थान पर कब्जा कर लेती है। तार से गुजरने वाली और विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाली प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, तार द्वारा उत्पन्न दी गई लंबाई की रेडियो तरंगें उतनी ही तीव्र होंगी।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की निम्नलिखित मुख्य विशेषताएं हैं।

1. तरंग दैर्ध्य lw, अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच की सबसे छोटी दूरी है, जिस पर एक हार्मोनिक विद्युत चुम्बकीय तरंग का चरण 360 ° से बदल जाता है। एक चरण एक आवधिक प्रक्रिया की एक अवस्था (चरण) है (चित्र 1.2)।

टेरेस्ट्रियल टेलीविजन हैंगिंग में मीटर (एमबी) और डेसीमीटर वेव्स (यूएचएफ) का इस्तेमाल सैटेलाइट-सेंटीमीटर वेव्स (सीएम) में किया जाता है। जैसे ही सीएम की फ्रीक्वेंसी रेंज भर जाती है, मिलीमीटर वेव्स (केए-बैंड) की रेंज में महारत हासिल हो जाएगी।

2. तरंग दोलन की अवधि टी-वह समय जिसके दौरान क्षेत्र की ताकत में एक पूर्ण परिवर्तन होता है, यानी वह समय जिसके दौरान रेडियो तरंग का एक बिंदु, जिसका कुछ निश्चित चरण होता है, तरंग दैर्ध्य lw के बराबर पथ की यात्रा करता है।

3. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के दोलनों की आवृत्ति एफ(प्रति सेकंड क्षेत्र दोलनों की संख्या) सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

आवृत्ति के लिए माप की इकाई हर्ट्ज़ (Hz) है, वह आवृत्ति जिस पर प्रति सेकंड एक दोलन होता है। उपग्रह प्रसारण में, किसी को गीगाहर्ट्ज़ में मापी गई विद्युत चुम्बकीय तरंगों की बहुत उच्च आवृत्तियों से निपटना पड़ता है।

कॉस्मॉस - अर्थ लाइन पर सैटेलाइट डायरेक्ट टेलीविज़न प्रसारण (STTV) के लिए, C-बैंड लो रेंज और Ku रेंज के हिस्से (10.7 ... 12.75 GGi) का उपयोग किया जाता है। इन श्रेणियों के ऊपरी भाग का उपयोग पृथ्वी-अंतरिक्ष रेखा पर सूचना प्रसारित करने के लिए किया जाता है (सारणी 1.1)।

4. तरंग प्रसार गतिसाथ - एक ऊर्जा स्रोत (एंटीना) से तरंग के अनुक्रमिक प्रसार की गति।

मुक्त स्थान (वैक्यूम) में रेडियो तरंगों के प्रसार की गति स्थिर है और प्रकाश की गति C = 300,000 किमी / सेकंड के बराबर है। इतनी तेज गति के बावजूद, पृथ्वी-अंतरिक्ष-पृथ्वी रेखा के साथ-साथ एक विद्युत चुम्बकीय तरंग 0.24 सेकेंड में पूरी हो जाती है। जमीन पर, रेडियो और टेलीविजन प्रसारण लगभग कहीं भी तुरंत प्राप्त किए जा सकते हैं। वास्तविक स्थान में प्रसार करते समय, उदाहरण के लिए, हवा में, रेडियो तरंग की गति माध्यम के गुणों पर निर्भर करती है, यह आमतौर पर कम होती है साथमाध्यम के अपवर्तनांक के मान से।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति F, उनके प्रसार की गति C और तरंग दैर्ध्य l संबंध से संबंधित हैं

एलवी = सी / एफ, और चूंकि एफ = 1 / टी,फिर एलवी = सी * टी।

गति मान C = 300,000 किमी / s को अंतिम सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

एलवी (एम) = 3 * 10 ^ 8 / एफ (एम / एस * 1 / हर्ट्ज)

आवृत्तियों के बड़े मूल्यों के लिए, विद्युत चुम्बकीय दोलन की तरंग दैर्ध्य को सूत्र lw (m) = 300 / F (मेगाहर्ट्ज) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, विद्युत चुम्बकीय दोलन की तरंग दैर्ध्य को जानने के बाद, आवृत्ति सूत्र F (मेगाहर्ट्ज) द्वारा निर्धारित की जाती है। = 300 / एलडब्ल्यू (एम)

5. रेडियो तरंगों का ध्रुवीकरण।विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के विद्युत और चुंबकीय घटक, क्रमशः, वैक्टर द्वारा विशेषता हैं ई और एच,जो क्षेत्र की ताकत और उनकी दिशा के मूल्य को दर्शाता है। ध्रुवीकरण विद्युत क्षेत्र वेक्टर का उन्मुखीकरण है इपृथ्वी की सतह के सापेक्ष तरंगें (चित्र 1.2)।

रेडियो तरंगों के ध्रुवीकरण का प्रकार पृथ्वी की सतह के सापेक्ष संचारण एंटेना के अभिविन्यास (स्थिति) द्वारा निर्धारित किया जाता है। टेरेस्ट्रियल और सैटेलाइट टीवी दोनों रैखिक ध्रुवीकरण का उपयोग करते हैं, यानी क्षैतिज एनऔर लंबवत वी (अंजीर। 1.3)।

एक क्षैतिज विद्युत क्षेत्र वेक्टर वाली रेडियो तरंगों को क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत कहा जाता है, और एक ऊर्ध्वाधर वाली को लंबवत ध्रुवीकृत कहा जाता है। अंतिम तरंगों के लिए ध्रुवीकरण का विमान लंबवत है, और वेक्टर एन(चित्र 1.2 देखें) क्षैतिज तल में है।

यदि ट्रांसमिटिंग एंटेना पृथ्वी की सतह के ऊपर क्षैतिज रूप से स्थापित किया जाता है, तो क्षेत्र की विद्युत क्षेत्र रेखाएं भी क्षैतिज रूप से स्थित होंगी। इस मामले में, क्षेत्र आग में सबसे बड़ी इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) को प्रेरित करेगा

चित्र 1.4। रेडियो तरंगों का गोलाकार ध्रुवीकरण:

एलजेड-बाएं; आरजेड-अधिकार

एक गर्भनाल प्राप्त करने वाला एंटीना। इसलिए, के लिए एनरेडियो तरंगों का ध्रुवीकरण, प्राप्त एंटीना क्षैतिज रूप से उन्मुख होना चाहिए। इस मामले में, सैद्धांतिक रूप से लंबवत स्थित एंटीना पर रेडियो तरंगों का कोई स्वागत नहीं होगा, क्योंकि एंटीना में प्रेरित ईएमएफ शून्य है। और इसके विपरीत, ट्रांसमिटिंग एंटीना की ऊर्ध्वाधर स्थिति के साथ, प्राप्त करने वाले एंटीना को भी लंबवत रूप से तैनात किया जाना चाहिए, जिससे इसमें उच्चतम ईएमएफ प्राप्त करना संभव हो जाएगा।

कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों (एईएस) से टेलीविजन प्रसारण में, रैखिक ध्रुवीकरण के अलावा, परिपत्र ध्रुवीकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह अजीब लग सकता है, यह हवा की जकड़न के कारण है, क्योंकि कक्षाओं में बड़ी संख्या में संचार उपग्रह और प्रत्यक्ष (प्रत्यक्ष) टेलीविजन प्रसारण के उपग्रह हैं।

अक्सर उपग्रह मापदंडों की तालिका में वे वृत्ताकार ध्रुवीकरण के प्रकार के लिए एक संक्षिप्त नाम देते हैं - एल और आर.रेडियो तरंगों का गोलाकार ध्रुवीकरण बनाया जाता है, उदाहरण के लिए, एक ट्रांसमिटिंग एंटीना की फीड पर एक शंक्वाकार सर्पिल द्वारा। सर्पिल को घुमाने की दिशा के आधार पर, गोलाकार ध्रुवीकरण बाएं या दाएं निकलता है (चित्र। 1.4)।

तदनुसार, एक स्थलीय उपग्रह टेलीविजन एंटीना की फ़ीड में एक पोलराइज़र स्थापित किया जाना चाहिए, जो उपग्रह के संचारण एंटीना द्वारा उत्सर्जित रेडियो तरंगों के परिपत्र ध्रुवीकरण का जवाब देता है।

आइए हम उपग्रह से संचरण के दौरान उच्च आवृत्ति दोलनों और उनके स्पेक्ट्रम के मॉड्यूलेशन के मुद्दों पर विचार करें। स्थलीय प्रसारण प्रणालियों की तुलना में ऐसा करना उचित है।

छवि और ध्वनि वाहक आवृत्तियों के बीच की दूरी 6.5 मेगाहर्ट्ज है, शेष निचला साइडबैंड (छवि वाहक के बाईं ओर) 1.25 मेगाहर्ट्ज है, और ध्वनि चैनल की चौड़ाई 0.5 मेगाहर्ट्ज है।

(अंजीर। 1.5)। इसे ध्यान में रखते हुए, टेलीविजन चैनल की कुल चौड़ाई 8.0 मेगाहर्ट्ज (सीआईएस देशों में अपनाए गए डी और के मानकों के अनुसार) मानी जाती है।

ट्रांसमिटिंग टेलीविजन स्टेशन में दो ट्रांसमीटर होते हैं। उनमें से एक विद्युत छवि संकेतों को प्रसारित करता है, और दूसरा अलग-अलग वाहक आवृत्तियों पर क्रमशः ध्वनि प्रसारित करता है। निम्न-आवृत्ति दोलनों के प्रभाव में वाहक उच्च-आवृत्ति दोलन (शक्ति, आवृत्ति, चरण, आदि) के कुछ पैरामीटर में परिवर्तन को मॉडुलन कहा जाता है। दो मुख्य प्रकार के मॉड्यूलेशन का उपयोग किया जाता है: आयाम (एएम) और आवृत्ति (एफएम)। टेलीविजन में, चित्र संकेत AM से प्रेषित होते हैं, और ध्वनि संकेत FM से प्रेषित होते हैं। मॉडुलन के बाद, विद्युत कंपन शक्ति में प्रवर्धित होते हैं, फिर संचारण एंटीना में प्रवेश करते हैं और इसे रेडियो तरंगों के रूप में अंतरिक्ष (ईथर) में विकीर्ण करते हैं।

8 स्थलीय टेलीविजन प्रसारण, कई कारणों से, छवि संकेतों को प्रसारित करने के लिए FM को लागू करना असंभव है। एसएम पर बहुत अधिक वायु स्थान है, और ऐसा अवसर मौजूद है। नतीजतन, उपग्रह चैनल (ट्रांसपोंडर) 27 मेगाहर्ट्ज के आवृत्ति बैंड पर कब्जा कर लेता है।

सबकैरियर सिग्नल के फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन के लाभ:

एएम की तुलना में हस्तक्षेप और शोर के प्रति कम संवेदनशीलता, सिग्नल ट्रांसमिशन चैनलों की गतिशील विशेषताओं की अरैखिकता के प्रति कम संवेदनशीलता, साथ ही लंबी दूरी पर ट्रांसमिशन स्थिरता। इन विशेषताओं को ट्रांसमिशन चैनलों में सिग्नल स्तर की स्थिरता द्वारा समझाया गया है, भविष्यवाणी की आवृत्ति सुधार की संभावना, जो सिग्नल-टू-शोर अनुपात को अनुकूल रूप से प्रभावित करती है, जिसके कारण सूचना प्रसारित करते समय एफएम ट्रांसमीटर शक्ति को काफी कम कर सकता है उसी दूरी पर। उदाहरण के लिए, टेरेस्ट्रियल ब्रॉडकास्टिंग सिस्टम ऑडियो सिग्नल प्रसारित करने की तुलना में एक ही टेलीविजन स्टेशन पर छवि संकेतों को प्रसारित करने के लिए 5 गुना अधिक शक्तिशाली ट्रांसमीटरों का उपयोग करते हैं।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण ठीक उसी समय तक मौजूद है जब तक हमारा ब्रह्मांड रहता है। इसने पृथ्वी पर जीवन के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। वास्तव में, यह अंतरिक्ष में फैलने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की स्थिति की गड़बड़ी है।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लक्षण

किसी भी विद्युत चुम्बकीय तरंग को तीन विशेषताओं का उपयोग करके वर्णित किया जाता है।

1. आवृत्ति।

2. ध्रुवीकरण।

ध्रुवीकरणमुख्य लहर विशेषताओं में से एक है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों की अनुप्रस्थ अनिसोट्रॉपी का वर्णन करता है। विकिरण को ध्रुवीकृत माना जाता है जब सभी तरंग दोलन एक ही तल में होते हैं।

इस घटना का अभ्यास में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सिनेमा में 3डी फिल्में दिखाते समय।

ध्रुवीकरण का उपयोग करते हुए, आईमैक्स चश्मा अलग-अलग आंखों के लिए बनाई गई छवि को अलग करता है।

आवृत्ति- एक सेकंड में प्रेक्षक (इस मामले में, डिटेक्टर) से गुजरने वाली तरंग शिखाओं की संख्या। हर्ट्ज़ में मापा जाता है।

वेवलेंथ- विद्युत चुम्बकीय विकिरण के निकटतम बिंदुओं के बीच की विशिष्ट दूरी, जिसके दोलन एक ही चरण में होते हैं।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण लगभग किसी भी वातावरण में फैल सकता है: घने पदार्थ से निर्वात तक।

निर्वात में प्रसार की गति 300 हजार किमी प्रति सेकंड है।

EM तरंगों की प्रकृति और गुणों के बारे में एक दिलचस्प वीडियो के लिए, नीचे दिया गया वीडियो देखें:

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रकार

सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवृत्ति से विभाजित होते हैं।

1. रेडियो तरंगें।वे छोटे, अल्ट्रा-शॉर्ट, एक्स्ट्रा-लॉन्ग, लॉन्ग, मीडियम हैं।

रेडियो तरंगों की लंबाई 10 किमी से 1 मिमी और 30 kHz से 300 GHz तक होती है।

उनके स्रोत मानव गतिविधि और विभिन्न प्राकृतिक वायुमंडलीय घटनाएं दोनों हो सकते हैं।

2. . तरंग दैर्ध्य 1mm - 780nm की सीमा में है, और 429 THz तक पहुंच सकता है। इन्फ्रारेड विकिरण को थर्मल विकिरण भी कहा जाता है। हमारे ग्रह पर सभी जीवन की नींव।

3. दृश्यमान प्रकाश।लंबाई 400 - 760 / 780nm। तदनुसार, यह 790-385 THz के भीतर उतार-चढ़ाव करता है। इसमें विकिरण का पूरा स्पेक्ट्रम शामिल है जिसे मानव आंख से देखा जा सकता है।

4. . तरंग दैर्ध्य अवरक्त विकिरण की तुलना में कम है।

10 एनएम तक जा सकता है। ऐसी तरंगें बहुत बड़ी होती हैं - लगभग 3x10 ^ 16 हर्ट्ज।

5. एक्स-रे... तरंगें 6x10 ^ 19 हर्ट्ज, और 10 एनएम - शाम 5 बजे के क्रम की लंबाई।

6. गामा तरंगें।इसमें कोई भी विकिरण शामिल है जो एक्स-रे से अधिक है, और लंबाई कम है। ऐसी विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत ब्रह्मांडीय, परमाणु प्रक्रियाएं हैं।

आवेदन की गुंजाइश

19वीं शताब्दी के अंत से कहीं न कहीं, मानव की सभी प्रगति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यावहारिक अनुप्रयोग से जुड़ी हुई है।

पहली बात जो ध्यान देने योग्य है वह है रेडियो संचार। उसने लोगों के लिए संवाद करना संभव बनाया, भले ही वे एक-दूसरे से दूर हों।

सैटेलाइट प्रसारण, दूरसंचार आदिम रेडियो संचार के आगे के विकास हैं।

इन प्रौद्योगिकियों ने आधुनिक समाज की सूचनात्मक छवि को आकार दिया है।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण के स्रोतों को बड़ी औद्योगिक सुविधाओं और विभिन्न विद्युत लाइनों दोनों पर विचार किया जाना चाहिए।

सैन्य मामलों (रडार, जटिल विद्युत उपकरणों) में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। साथ ही, दवा उनके उपयोग के बिना नहीं हुई है। इन्फ्रारेड विकिरण का उपयोग कई बीमारियों के इलाज के लिए किया जा सकता है।

एक्स-रे किसी व्यक्ति के आंतरिक ऊतकों को नुकसान की पहचान करने में मदद कर सकते हैं।

लेज़रों की मदद से, कई ऑपरेशन किए जाते हैं जिनमें गहनों की शुद्धता की आवश्यकता होती है।

किसी व्यक्ति के व्यावहारिक जीवन में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के महत्व को शायद ही कम करके आंका जा सकता है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के बारे में सोवियत वीडियो:

मनुष्यों पर संभावित नकारात्मक प्रभाव

उपयोगी होने पर, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के मजबूत स्रोत जैसे लक्षण पैदा कर सकते हैं:

थकान;

सिरदर्द;

मतली।

कुछ प्रकार की तरंगों के अत्यधिक संपर्क से आंतरिक अंगों, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र और मस्तिष्क को नुकसान होता है। मानव मानस में परिवर्तन संभव है।

मनुष्यों पर EM तरंगों के प्रभाव का एक दिलचस्प दृश्य:

ऐसे परिणामों से बचने के लिए, व्यावहारिक रूप से दुनिया के सभी देशों में विद्युत चुम्बकीय सुरक्षा को नियंत्रित करने वाले मानक हैं। प्रत्येक प्रकार के विकिरण के अपने नियामक दस्तावेज (स्वच्छता मानक, विकिरण सुरक्षा मानक) होते हैं। मनुष्यों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव को पूरी तरह से समझा नहीं गया है, इसलिए डब्ल्यूएचओ उनके जोखिम को कम करने की सलाह देता है।