ელექტრომაგნიტური ტალღის რხევების სიხშირე. ელექტრომაგნიტური ტალღები - თვისებები და მახასიათებლები

ჩამოტვირთეთ Depositfiles-დან

3.2.2 ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელება

ზოგადად ელექტრომაგნიტურ ველებს შორის, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრული მუხტებით და მათი მოძრაობით, ჩვეულებრივ, რადიაციას მივაკუთვნოთ ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველების ის ნაწილი, რომელსაც შეუძლია მისი წყაროებიდან ყველაზე შორს გავრცელება - მოძრავი მუხტები, რომლებიც ყველაზე ნელა ქრება მანძილზე. ასეთ გამოსხივებას ელექტრომაგნიტური ტალღები ეწოდება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება გავრცელდეს თითქმის ყველა მედიაში. ვაკუუმში (მატერიისგან თავისუფალი სივრცე და სხეულები, რომლებიც შთანთქავენ ან ასხივებენ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს), ელექტრომაგნიტური ტალღები ვრცელდება თვითნებურად დიდ დისტანციებზე შესუსტების გარეშე, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში ისინი საკმაოდ კარგად ვრცელდება მატერიით სავსე სივრცეში (თუმცა გარკვეულწილად იცვლება მათი ქცევა). .

მანძილების გასაზომად, ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყენება ცხრილში მითითებულ თითქმის ყველა დიაპაზონში. 3.1, გარდა ულტრაიისფერი გამოსხივებისა ოპტიკური დიაპაზონის, მოკლე რადიოტალღებისა და მაიონებელი გამოსხივებისა.

ელექტრომაგნიტური ტალღებით მანძილების გაზომვისას, როგორც დიაპაზონი, ასევე სიზუსტე ძლიერ გავლენას ახდენს გავრცელების პირობებზე. ეს გაგებულია, როგორც ფაქტორების მთელი კომპლექსი: თავად ტალღების თვისებები, ქვედა ზედაპირის ბუნება, დღის დრო, ატმოსფეროს მეტეოროლოგიური პირობები და ა.შ.

სინათლის ტალღები და VHF ზოლები თითქმის სწორხაზოვნად ვრცელდება.

დიფრაქცია სანტიმეტრიანი ტალღები, რომლებიც გამოიყენება რადიო მანძილმზომებსა და VHF სისტემებში, იმდენად მცირეა, რომ დედამიწის ზედაპირს არ ფარავს. ასეთი კონვერტი მცირე რაოდენობით არსებობს მხოლოდ იმის გამო რეფრაქცია .

(დიფრაქცია - ეს არის გეომეტრიული ოპტიკის კანონებიდან გადახრის ფენომენი ტალღების გავრცელების დროს. კერძოდ, ეს არის გადახრა სინათლის სხივის გავრცელების სისწორისგან. რეფრაქცია ან რეფრაქცია - ეს არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გავრცელების მიმართულების ცვლილება, რომელიც ხდება ამ ტალღებისთვის გამჭვირვალე ორ მედიას შორის ან მუდმივად ცვალებადი თვისებების მქონე გარემოს სისქეში.

VHF სისტემების მაქსიმალური დიაპაზონი შეზღუდულია ხედვის ხაზი . დედამიწის ფიზიკურ ზედაპირზე მხედველობის საზღვრები დამოკიდებულია ანტენების სიმაღლეზე და რელიეფზე. თუ გავითვალისწინებთ მხოლოდ სფერული დედამიწის გამრუდებას (რელიეფის გარეშე) და უგულებელყოფს გარდატეხას, მაშინ მხედველობის ხაზის შემზღუდველი მანძილი ორ წერტილს შორის განისაზღვრება წერტილების სიმაღლეებით.
და
შემდეგი გზით:

სადაც გამოიხატება კილომეტრებში და სიმაღლეები მეტრებში.

ტრაექტორიის რეფრაქციული გამრუდების გათვალისწინებისას (ნორმალური რეფრაქციისთვის) (3.29 განტოლებაში) კოეფიციენტი 3.57 იცვლება 4.12-ით რადიოტალღებისთვის, ხოლო 3.83-ით ოპტიკური ტალღებისთვის, ე.ი. გარდატეხა ზრდის მხედველობის ხაზის მანძილს დაახლოებით 15%-ით რადიოტალღებისთვის და 7%-ით ოპტიკური ტალღებისთვის.

იმ შემთხვევაში, თუ, მაგალითად, დიაპაზონის და რეფლექტორის ანტენები დამონტაჟებულია ჩვეულებრივ ხის სამფეხზე, ე.ი.
, მაშინ (3.29) ფორმულით გამოთვლილი მხედველობის მანძილი იქნება
. თუ ანტენები ამაღლებულია სიმაღლეზე
, მაშინ მხედველობის ხაზის მანძილი იქნება
.

ოპტიკური ტალღებისთვის, მხედველობის ხაზის გარდა, არსებობს ოპტიკური ხილვადობა (გამჭვირვალობა) .

გრძელი და საშუალო რადიოტალღების გავრცელებას აქვს სპეციფიკური მახასიათებლები. ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ანარეკლი ატმოსფეროს ზედა, უაღრესად იონიზებული ფენებიდან, რომელიც მდებარეობს 60 კმ-ზე მეტ სიმაღლეზე.

ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ მიმღებ წერტილს შეუძლია მიაღწიოს არა მხოლოდ დედამიწის ზედაპირზე გავრცელებულ პირდაპირ ტალღას (ზედაპირის ტალღას), არამედ იონოსფეროდან არეკლილი ტალღის ე.წ. ცის ტალღას (ნახ. 3.11). იმ ზონაში, სადაც ზედაპირი და სივრცითი ტალღები ხვდებიან, ხდება მათი ჩარევა, რის გამოც სასარგებლო სიგნალის გადამცემი ზედაპირული ტალღა იღებს ამპლიტუდისა და ფაზის დამახინჯებას და თუ მიმღები მოწყობილობა მდებარეობს ასეთ ზონაში, მაშინ გაზომვები შეიძლება იყოს ძალიან რთული. და ხშირად შეუძლებელია.

იონოსფეროდან არეკლილი ცის ტალღა შეიძლება გავრცელდეს ბევრად უფრო დიდ მანძილზე, ვიდრე ზედაპირული ტალღა, რისთვისაც დედამიწის ფორმა თავისი რელიეფით ქმნის დაბრკოლებებს. დიფრაქციის გამო, ეს დაბრკოლებები შეიძლება იყოს დაფარული ზედაპირული ტალღით და მისი გავრცელების დიაპაზონი დამოკიდებულია დედამიწის ზედაპირის შთანთქმის თვისებებზე. ცის ტალღისთვის, მისი ნაწილობრივი შთანთქმა იონოსფეროსა და დედამიწის ზედაპირის მიერ ასევე შეინიშნება იონოსფერული ფენებიდან მრავალჯერადი არეკვლის დროს. დედამიწის ზედაპირის მიერ შთანთქმა დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე, მის პოლარიზაციაზე და კონკრეტული ზედაპირის ელექტრულ მახასიათებლებზე.

ცის ტალღის შორ მანძილზე გავრცელების თვისება იონოსფეროდან მრავალჯერადი ანარეკლებით წარმატებით გამოიყენება რადიოკომუნიკაციებში, მაუწყებლობაში და შორ მანძილზე რადიო ნავიგაციაში. მაგრამ რადიოგეოდეზიური მიზნებისთვის ცის ტალღის გამოყენება შეუძლებელია, ვინაიდან მისი გავლის გეომეტრია არ ექვემდებარება მკაცრ განხილვას. ამიტომ, ამისთვის ზუსტი გაზომვები, მხოლოდ ზედაპირული ტალღა უნდა იქნას გამოყენებული .

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, გეოდეზიური გაზომვების მიზნებისათვის, მხოლოდ ოპტიკური და VHF ტალღებია შესაფერისი .

ოპტიკური ტალღის სიგრძის დიაპაზონის გეოდეზიური დიაპაზონი ძირითადად გამოიყენება 10 კმ-მდე მანძილების გასაზომად.

გეოდეზიური რადიო დიაპაზონის საპოვნელები გამოიყენება რამდენიმე ათეული კილომეტრის რიგის მანძილების გასაზომად.

თუმცა, ამჟამად, გეოდეზიური მანძილის თითქმის ყველა მწარმოებელმა შეწყვიტა რადიო მანძილმზომების წარმოება და ყურადღება გაამახვილა მსუბუქ მანძილმზომებზე ან ელექტრონულ ტოტულ სადგურებზე, რომელთა განუყოფელი ნაწილია სინათლის დიაპაზონი. ეს სიტუაცია აიხსნება იმით, რომ გეოდეზიური სამუშაოების პრაქტიკაში ფართოდ გავრცელდა გლობალური სატელიტური სანავიგაციო სისტემებით მოწოდებული ტექნოლოგიები, რის წყალობითაც შესაძლებელი გახდა დედამიწის ზედაპირზე წერტილების კოორდინატების დადგენა მაღალი სიზუსტით. მაგრამ ზუსტად ამ ამოცანისთვის შეიქმნა რადიო დიაპაზონის მზომი. რადიო დიაპაზონის გამოყენებით გაზომილ წერტილებს შორის მანძილი გამოიყენებოდა განსაზღვრული წერტილის კოორდინატების გამოსათვლელად. GNSS მიმღების გამოყენება შესაძლებელს ხდის აღმოფხვრას წერტილებს შორის მანძილის გაზომვის შუალედური ოპერაცია და დაუყოვნებლივ მიიღოთ განმსაზღვრელი წერტილის კოორდინატები.

ელექტრომაგნიტური ტალღები არის ელექტრომაგნიტური ველების გავრცელება სივრცეში და დროში.

როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა თეორიულად იწინასწარმეტყველა დიდმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯ.მაქსველმა 1864 წელს. მან გააანალიზა იმ დროისთვის ცნობილი ელექტროდინამიკის ყველა კანონი და ცდილობდა გამოეყენებინა ისინი დროში ცვალებად ელექტრულ და მაგნიტურ ველებზე. მან შემოიტანა ფიზიკაში მორევის ელექტრული ველის კონცეფცია და შემოგვთავაზა ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის ახალი ინტერპრეტაცია, რომელიც აღმოაჩინა ფარადეიმ 1831 წელს: მაგნიტური ველის ნებისმიერი ცვლილება წარმოქმნის მორევის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში, რომლის ძალის ხაზები. დახურულია.

მან წამოაყენა ჰიპოთეზა საპირისპირო პროცესის არსებობის შესახებ: დროში ცვალებადი ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს მიმდებარე სივრცეში. მაქსველმა პირველმა აღწერა მატერიის ახალი ფორმის - ელექტრომაგნიტური ველის დინამიკა და გამოიტანა განტოლებათა სისტემა (მაქსველის განტოლებები), რომელიც აკავშირებს ელექტრომაგნიტური ველის მახასიათებლებს მის წყაროებთან - ელექტრული მუხტები და დენები. ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნა ხდება ელექტრომაგნიტურ ტალღაში. ნახ. 2 a, b ასახავს ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნას.

სურათი 2 - ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნა: ა) ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი მაქსველის ინტერპრეტაციაში; ბ) მაქსველის ჰიპოთეზა. ცვალებადი ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს

ელექტრომაგნიტური ველის დაყოფა ელექტრულ და მაგნიტურად დამოკიდებულია საცნობარო სისტემის არჩევანზე. მართლაც, არის მხოლოდ ელექტრული ველი მუხტების ირგვლივ, რომლებიც ერთ საცნობარო სისტემაშია; თუმცა, იგივე მუხტები გადაადგილდება სხვა საცნობარო სისტემასთან მიმართებაში და წარმოქმნის ამ საცნობარო სისტემაში, გარდა ელექტრულისა, ასევე მაგნიტურ ველს. ამრიგად, მაქსველის თეორიამ ერთმანეთთან დააკავშირა ელექტრული და მაგნიტური ფენომენები.

თუ ალტერნატიული ელექტრული ან მაგნიტური ველი აღგზნებულია რხევადი მუხტების დახმარებით, მაშინ მიმდებარე სივრცეში ხდება ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნების თანმიმდევრობა, რომელიც ვრცელდება წერტილიდან წერტილამდე. ორივე ეს ველი არის მორევი და ვექტორები და განლაგებულია ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეებში. ელექტრომაგნიტური ველის გავრცელების პროცესი სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ.3-ზე. ეს პროცესი, რომელიც პერიოდულია დროში და სივრცეში, არის ელექტრომაგნიტური ტალღა.

სურათი 3 - ელექტრომაგნიტური ველის გავრცელების პროცესი

ეს ჰიპოთეზა იყო მხოლოდ თეორიული ვარაუდი, რომელსაც არ ჰქონდა ექსპერიმენტული დადასტურება, თუმცა, მის საფუძველზე, მაქსველმა შეძლო დაეწერა განტოლებათა თანმიმდევრული სისტემა, რომელიც აღწერს ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნებს, ანუ ელექტრომაგნიტური ველის განტოლებების სისტემას. .

ასე რომ, მაქსველის თეორიიდან გამომდინარეობს მთელი რიგი მნიშვნელოვანი დასკვნა - ელექტრომაგნიტური ტალღების ძირითადი თვისებები.

არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღები, ე.ი. სივრცეში და დროში გავრცელებული ელექტრომაგნიტური ველი.

ბუნებაში, ელექტრული და მაგნიტური ფენომენები მოქმედებს როგორც ერთი პროცესის ორი მხარე.

ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა რხევითი მუხტით. აჩქარების არსებობა ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივების მთავარი პირობაა, ე.ი.

• - მაგნიტური ველის ნებისმიერი ცვლილება ქმნის მორევის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში (ნახ. 2ა).
• - ელექტრული ველის ნებისმიერი ცვლილება აღაგზნებს მიმდებარე სივრცეში მორევის მაგნიტურ ველს, რომლის ინდუქციური ხაზები განლაგებულია მონაცვლეობითი ელექტრული ველის ხაზების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში და ფარავს მათ (ნახ. 2ბ).

წარმოქმნილი მაგნიტური ველის ინდუქციის ხაზები ქმნის "მარჯვენა ხრახნს" ვექტორთან. ელექტრომაგნიტური ტალღები განივი - ვექტორებია და ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და დევს ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში (ნახ. 4).

სურათი 4 - განივი ელექტრომაგნიტური ტალღები

ელექტრული ველის პერიოდული ცვლილებები (სიძლიერის ვექტორი E) წარმოქმნის ცვალებად მაგნიტურ ველს (ინდუქციური ვექტორი B), რომელიც თავის მხრივ წარმოქმნის ცვალებად ელექტრულ ველს. E და B ვექტორების რხევები ხდება ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეზე და ტალღის გავრცელების ხაზთან (სიჩქარის ვექტორი) პერპენდიკულარულად და ემთხვევა ფაზაში ნებისმიერ წერტილში. ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ელექტრული და მაგნიტური ველის ძალის ხაზები დახურულია. ასეთ ველებს მორევი ეწოდება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები მატერიაში სასრული სიჩქარით ვრცელდება და ამან კიდევ ერთხელ დაადასტურა მოკლე დიაპაზონის თეორიის მართებულობა.

მაქსველის დასკვნა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სასრული სიჩქარის შესახებ ეწინააღმდეგებოდა იმ დროს მიღებულ შორ მანძილზე მიღებულ თეორიას, რომელშიც ელექტრული და მაგნიტური ველების გავრცელების სიჩქარე ითვლებოდა უსასრულოდ დიდი. ამიტომ მაქსველის თეორიას მოკლე დიაპაზონის თეორია ეწოდება.

ასეთ ტალღებს შეუძლია გავრცელდეს არა მხოლოდ გაზებში, სითხეებში და მყარ გარემოში, არამედ ვაკუუმშიც.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარე ვაკუუმში с=300000 კმ/წმ. ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ერთ-ერთი ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივია.

ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელება დიელექტრიკულში არის ელექტრომაგნიტური ენერგიის უწყვეტი შთანთქმა და ხელახალი გამოსხივება ნივთიერების ელექტრონებისა და იონების მიერ, რომლებიც ასრულებენ იძულებით რხევებს ტალღის ალტერნატიულ ელექტრულ ველში. ამ შემთხვევაში დიელექტრიკში ტალღის სიჩქარე მცირდება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები ატარებენ ენერგიას. როდესაც ტალღები ვრცელდება, წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაკადი. თუ გამოვყოფთ S ფართობს (ნახ. 4), რომელიც ორიენტირებულია ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე პერპენდიკულარულად, მაშინ მოკლე დროში Dt, ენერგია DWem მოედინება ფართობის ტოლი.

DWem \u003d (we + wm) xSDt.

ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას ტალღის სიხშირე არ იცვლება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება შეიწოვოს მატერიით. ეს გამოწვეულია მატერიის დამუხტული ნაწილაკების მიერ ენერგიის რეზონანსული შთანთქმით. თუ დიელექტრიკის ნაწილაკების რხევების ბუნებრივი სიხშირე მნიშვნელოვნად განსხვავდება ელექტრომაგნიტური ტალღის სიხშირისგან, შთანთქმა ხდება სუსტად და საშუალო ხდება ელექტრომაგნიტური ტალღისთვის გამჭვირვალე.

ორ მედიას შორის ინტერფეისის მიღწევისას, ტალღის ნაწილი აირეკლება, ნაწილი კი გადადის სხვა გარემოში და ირღვევა. თუ მეორე საშუალო მეტალია, მაშინ ტალღა, რომელიც გადავიდა მეორე გარემოში, სწრაფად იშლება და ენერგიის უმეტესი ნაწილი (განსაკუთრებით დაბალი სიხშირის რხევებისთვის) აისახება პირველ გარემოში (ლითონები გაუმჭვირვალეა ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის).

მედიაში გავრცელებისას, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, ისევე როგორც ნებისმიერ სხვა ტალღებს, შეუძლია განიცადოს რეფრაქცია და ასახვა მედიასაშუალების, დისპერსიის, შთანთქმის, ჩარევის ინტერფეისზე; არაერთგვაროვან გარემოში გავრცელებისას შეინიშნება ტალღის დიფრაქცია, ტალღების გაფანტვა და სხვა ფენომენები.

მაქსველის თეორიიდან გამომდინარეობს, რომ ელექტრომაგნიტურმა ტალღებმა უნდა მოახდინოს ზეწოლა შთამნთქმელ ან ამრეკლავ სხეულზე. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წნევა აიხსნება იმით, რომ ტალღის ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ სუბსტანციაში წარმოიქმნება სუსტი დენები, ანუ დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობა. ამ დენებზე გავლენას ახდენს ამპერის ძალა ტალღის მაგნიტური ველის მხრიდან, მიმართული ნივთიერების სისქეში. ეს ძალა ქმნის შედეგად წნევას. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წნევა ჩვეულებრივ უმნიშვნელოა. ასე რომ, მაგალითად, მზის რადიაციის წნევა, რომელიც დედამიწაზე მოდის აბსოლუტურად შთანთქმის ზედაპირზე, არის დაახლოებით 5 μPa.

პირველი ექსპერიმენტები ამრეკლავ და შთანთქმელ სხეულებზე რადიაციული წნევის დასადგენად, რამაც დაადასტურა მაქსველის თეორიის დასკვნა, ჩაატარა მოსკოვის უნივერსიტეტის გამოჩენილმა ფიზიკოსმა პ.ნ. ლებედევი 1900 წელს.ასეთი მცირე ეფექტის აღმოჩენამ მისგან მოითხოვა არაჩვეულებრივი გამომგონებლობა და ექსპერიმენტის დაყენების და ჩატარების უნარი. 1900 წელს მან მოახერხა მსუბუქი წნევის გაზომვა მყარ სხეულებზე, ხოლო 1910 წელს გაზებზე. ძირითადი ნაწილი P.I. ლებედევი, სინათლის წნევის გასაზომად, იყო მსუბუქი დისკები 5 მმ დიამეტრის, დაკიდებული ელასტიურ ძაფზე (ნახ. 5) ევაკუირებული ჭურჭლის შიგნით.

სურათი 5 - ექსპერიმენტი P.I. ლებედევი

დისკები მზადდებოდა სხვადასხვა ლითონისგან და მათი შეცვლა შესაძლებელია ექსპერიმენტების დროს. ძლიერი ელექტრული რკალის შუქი მიმართული იყო დისკებზე. დისკებზე სინათლის მოქმედების შედეგად ძაფი გადაუგრიხა და დისკები გადაიხარა. P.I.-ს ექსპერიმენტების შედეგები. ლებედევი სრულად შეესაბამება მაქსველის ელექტრომაგნიტურ თეორიას და დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა მის დასამტკიცებლად.

ელექტრომაგნიტური ტალღის წნევის არსებობა საშუალებას გვაძლევს დავასკვნათ, რომ მექანიკური იმპულსი თანდაყოლილია ელექტრომაგნიტურ ველში.ეს კავშირი ელექტრომაგნიტური ველის მასასა და ენერგიას შორის მოცულობის ერთეულში ბუნების უნივერსალური კანონია. ფარდობითობის სპეციალური თეორიის მიხედვით, ეს მართალია ნებისმიერი სხეულისთვის, მიუხედავად მათი ბუნებისა და შინაგანი სტრუქტურისა.

ვინაიდან სინათლის ტალღის წნევა ძალიან მცირეა, ის არ თამაშობს მნიშვნელოვან როლს იმ მოვლენებში, რომლებსაც ყოველდღიურ ცხოვრებაში ვაწყდებით. მაგრამ მასშტაბის საპირისპირო კოსმოსურ და მიკროსკოპულ სისტემებში ამ ეფექტის როლი მკვეთრად იზრდება. ამრიგად, თითოეული ვარსკვლავის მატერიის გარე ფენების გრავიტაციული მიზიდულობა ცენტრისკენ დაბალანსებულია ძალით, რაშიც მნიშვნელოვანი წვლილი შეაქვს ვარსკვლავის სიღრმიდან გარედან მომდინარე სინათლის წნევას. მიკროსამყაროში სინათლის წნევა ვლინდება, მაგალითად, ატომის მსუბუქი უკუცემის ფენომენში. მას განიცდის აღგზნებული ატომი, როდესაც ის ასხივებს სინათლეს.

სინათლის წნევა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ასტროფიზიკურ მოვლენებში, კერძოდ, კომეტის კუდების, ვარსკვლავების და ა.შ. სინათლის წნევა მნიშვნელოვან მნიშვნელობას აღწევს იმ ადგილებში, სადაც ორიენტირებულია მძლავრი კვანტური სინათლის გენერატორების (ლაზერების) გამოსხივება. ამრიგად, ფოკუსირებული ლაზერული გამოსხივების წნევამ თხელი ლითონის ფირფიტის ზედაპირზე შეიძლება გამოიწვიოს მისი დაშლა, ანუ ფირფიტაში ხვრელის გამოჩენა. ამრიგად, ელექტრომაგნიტურ ველს აქვს მატერიალური სხეულების ყველა მახასიათებელი - ენერგია, გავრცელების სასრული სიჩქარე, იმპულსი, მასა. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ელექტრომაგნიტური ველი მატერიის არსებობის ერთ-ერთი ფორმაა.

ელექტრომაგნიტური ტალღების აღმოჩენა ექსპერიმენტისა და თეორიის ურთიერთქმედების შესანიშნავი მაგალითია. ის გვიჩვენებს, თუ როგორ გააერთიანა ფიზიკამ ერთი შეხედვით სრულიად განსხვავებული თვისებები - ელექტროენერგია და მაგნეტიზმი - გამოავლინა მათში ერთი და იგივე ფიზიკური ფენომენის სხვადასხვა ასპექტები - ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება. დღეს ის არის ოთხი ცნობილი ფუნდამენტური ფიზიკური ურთიერთქმედებიდან ერთ-ერთი, რომელიც ასევე მოიცავს ძლიერ და სუსტ ბირთვულ ურთიერთქმედებებს და გრავიტაციას. უკვე აგებულია ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების თეორია, რომელიც აღწერს ელექტრომაგნიტურ და სუსტ ბირთვულ ძალებს ერთიანი პოზიციიდან. ასევე არსებობს შემდეგი გამაერთიანებელი თეორია - კვანტური ქრომოდინამიკა - რომელიც ფარავს ელექტროსუსტ და ძლიერ ურთიერთქმედებებს, მაგრამ მისი სიზუსტე გარკვეულწილად დაბალია. აღწერე ყველაფუნდამენტური ურთიერთქმედება ერთიანი პოზიციიდან ჯერ არ არის მიღწეული, თუმცა ამ მიმართულებით ინტენსიური კვლევები მიმდინარეობს ფიზიკის ისეთი სფეროების ფარგლებში, როგორიცაა სიმების თეორია და კვანტური გრავიტაცია.

ელექტრომაგნიტური ტალღები თეორიულად იწინასწარმეტყველა დიდმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯეიმს კლარკ მაქსველმა (ალბათ პირველად 1862 წელს მის ნაშრომში "ძალის ფიზიკური ხაზების შესახებ", თუმცა თეორიის დეტალური აღწერა გამოჩნდა 1867 წელს). იგი გულმოდგინედ და დიდი პატივისცემით ცდილობდა მკაცრი მათემატიკური ენით ეთარგმნა მაიკლ ფარადეის ოდნავ გულუბრყვილო სურათები, რომლებიც აღწერდა ელექტრო და მაგნიტურ მოვლენებს, ისევე როგორც სხვა მეცნიერთა შედეგებს. ყველა ელექტრული და მაგნიტური ფენომენის ერთნაირად დალაგების შემდეგ, მაქსველმა აღმოაჩინა მრავალი წინააღმდეგობა და სიმეტრიის ნაკლებობა. ფარადეის კანონის მიხედვით, მონაცვლეობითი მაგნიტური ველები წარმოქმნის ელექტრულ ველებს. მაგრამ არ იყო ცნობილი, წარმოქმნის თუ არა ალტერნატიული ელექტრული ველები მაგნიტურ ველებს. მაქსველმა მოახერხა წინააღმდეგობების თავიდან აცილება და ელექტრული და მაგნიტური ველების სიმეტრიის აღდგენა განტოლებებში დამატებითი ტერმინის შემოტანით, რომელიც აღწერდა მაგნიტური ველის გამოჩენას ელექტრული ველის ცვლილებისას. იმ დროისთვის, ოერსტედის ექსპერიმენტების წყალობით, უკვე ცნობილი იყო, რომ პირდაპირი დენი ქმნის მუდმივ მაგნიტურ ველს გამტარის გარშემო. ახალი ტერმინი აღწერს მაგნიტური ველის სხვა წყაროს, მაგრამ ის შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც წარმოსახვითი ელექტრული დენი, რომელსაც მაქსველმა უწოდა. მიკერძოებული დენიგამტარებლებსა და ელექტროლიტებში ჩვეულებრივი დენისგან განასხვავოს – გამტარობის დენი. შედეგად, აღმოჩნდა, რომ ალტერნატიული მაგნიტური ველები წარმოქმნის ელექტრულ ველებს, ხოლო მონაცვლეობითი ელექტრული ველები წარმოქმნის მაგნიტურს. და შემდეგ მაქსველმა გააცნობიერა, რომ ასეთ კომბინაციით, რხევადი ელექტრული და მაგნიტური ველები შეიძლება დაშორდნენ გამტარებს, რომლებიც წარმოქმნიან მათ და გადაადგილდნენ ვაკუუმში გარკვეული, მაგრამ ძალიან მაღალი სიჩქარით. მან გამოთვალა ეს სიჩქარე და აღმოჩნდა დაახლოებით სამასი ათასი კილომეტრი წამში.

შედეგით შოკირებული მაქსველი წერს უილიამ ტომსონს (ლორდ კელვინი, რომელმაც, კერძოდ, შემოიტანა ტემპერატურის აბსოლუტური სკალა): „ჩვენს ჰიპოთეტურ გარემოში განივი ტალღის რხევების სიჩქარე, გამოთვლილი კოლრაუშისა და ვებერის ელექტრომაგნიტური ექსპერიმენტებიდან, ემთხვევა ასე. ზუსტად სინათლის სიჩქარით, გამოთვლილი ფიზოს ოპტიკური ექსპერიმენტებიდან, რომ ჩვენ ძნელად შეგვიძლია უარი ვთქვათ დასკვნაზე, რომ სინათლე შედგება იმავე საშუალების განივი ვიბრაციისგან, რაც იწვევს ელექტრული და მაგნიტური ფენომენების წარმოქმნას.". და შემდეგ წერილში: ”მე მივიღე ჩემი განტოლებები, როდესაც ვცხოვრობდი პროვინციებში და არ ვეჭვობდი ჩემს მიერ ნაპოვნი მაგნიტური ეფექტების გავრცელების სიჩქარის სიახლოვეს სინათლის სიჩქარესთან, ამიტომ ვფიქრობ, რომ მაქვს ყველა მიზეზი, განვიხილო მაგნიტური და მანათობელი მედია, როგორც ერთი და იგივე საშუალება. ..."

მაქსველის განტოლებები სცილდება სასკოლო ფიზიკის კურსის ფარგლებს, მაგრამ ისინი იმდენად ლამაზი და ლაკონურია, რომ ისინი უნდა განთავსდეს თვალსაჩინო ადგილას ფიზიკის კლასში, რადგან ადამიანებისთვის მნიშვნელოვანი ბუნებრივი ფენომენების უმეტესობა შეიძლება აღწერილი იყოს მხოლოდ. ამ განტოლებების რამდენიმე სტრიქონი. ასე ხდება ინფორმაციის შეკუმშვა, როდესაც გაერთიანებულია ადრე განსხვავებული ფაქტები. აქ არის მაქსველის განტოლების ერთ-ერთი ტიპი დიფერენციალურ წარმოდგენაში. აღფრთოვანებული ვარ.

ხაზგასმით მინდა აღვნიშნო, რომ მაქსველის გამოთვლებიდან მიღებულ იქნა გულდასაწყვეტი შედეგი: ელექტრული და მაგნიტური ველების რხევები განივია (რასაც ის თავად ხაზს უსვამდა ყოველთვის). და განივი ვიბრაციები ვრცელდება მხოლოდ მყარ სხეულებში, მაგრამ არა სითხეებსა და აირებში. იმ დროისთვის, საიმედოდ იყო გაზომილი, რომ განივი ვიბრაციის სიჩქარე მყარ სხეულებში (უბრალოდ ხმის სიჩქარე) უფრო მაღალია, უხეშად რომ ვთქვათ, მით უფრო რთულია საშუალო (რაც უფრო დიდია იანგის მოდული და მით უფრო დაბალია სიმკვრივე) და შეუძლია აღწევს რამდენიმე კილომეტრს წამში. განივი ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარე თითქმის ასი ათასჯერ აღემატებოდა მყარ სხეულებში ბგერის სიჩქარეს. და უნდა აღინიშნოს, რომ სიხისტის მახასიათებელი შედის ფესვის ქვეშ არსებულ მყარში ხმის სიჩქარის განტოლებაში. აღმოჩნდა, რომ გარემოს, რომლითაც ელექტრომაგნიტური ტალღები (და სინათლე) გადის, აქვს ამაზრზენი ელასტიური მახასიათებლები. გაჩნდა უკიდურესად რთული კითხვა: „როგორ შეუძლიათ სხვა სხეულებს გადაადგილება ასეთ მყარ გარემოში და არ იგრძნონ ეს? ჰიპოთეტურ გარემოს ეწოდა - ეთერი, რაც მას ანიჭებდა, ამავე დროს, უცნაურ და, ზოგადად, ურთიერთგამომრიცხავ თვისებებს - უზარმაზარ ელასტიურობას და არაჩვეულებრივ სიმსუბუქეს.

მაქსველის ნაშრომმა შოკი გამოიწვია თანამედროვე მეცნიერებში. თავად ფარადეი გაკვირვებით წერდა: „თავდაპირველად შემეშინდა კიდეც, როცა დავინახე, რომ ასეთი მათემატიკური ძალა გამოიყენებოდა კითხვაზე, მაგრამ მერე გამიკვირდა, რომ კითხვა ასე კარგად უძლებს“. იმისდა მიუხედავად, რომ მაქსველის შეხედულებებმა გააუქმა ყველა იმ დროს ცნობილი იდეა განივი ტალღების გავრცელების და ზოგადად ტალღების შესახებ, შორსმჭვრეტელ მეცნიერებს ესმოდათ, რომ სინათლისა და ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარის დამთხვევა ფუნდამენტური შედეგია, რაც ამბობს, რომ სწორედ აქ ელის ფიზიკას მთავარი მიღწევა.

სამწუხაროდ, მაქსველი ადრე გარდაიცვალა და არ იცოცხლა, რათა ენახა მისი გამოთვლების საიმედო ექსპერიმენტული დადასტურება. საერთაშორისო სამეცნიერო აზრი შეიცვალა ჰაინრიხ ჰერცის ექსპერიმენტების შედეგად, რომელმაც 20 წლის შემდეგ (1886–89) აჩვენა ელექტრომაგნიტური ტალღების წარმოქმნა და მიღება ექსპერიმენტების სერიაში. ჰერცმა არა მხოლოდ მიაღწია სწორ შედეგს ლაბორატორიის ჩუმად, არამედ ვნებიანად და უკომპრომისოდ იცავდა მაქსველის შეხედულებებს. უფრო მეტიც, იგი არ შემოიფარგლა ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობის ექსპერიმენტული დადასტურებით, არამედ გამოიკვლია მათი ძირითადი თვისებები (არეკვლა სარკეებიდან, რეფრაქცია პრიზმებში, დიფრაქცია, ჩარევა და ა.

საინტერესოა, რომ ჰერცამდე შვიდი წლით ადრე, 1879 წელს, ინგლისელმა ფიზიკოსმა დევიდ ედვარდ ჰიუზიმ (Hughes - DE Hughes) ასევე აჩვენა სხვა დიდ მეცნიერებს (მათ შორის იყო ასევე ბრწყინვალე ფიზიკოსი და მათემატიკოსი გეორგ-გაბრიელ სტოკსი) გამრავლების ეფექტი. ელექტრომაგნიტური ტალღები ჰაერში. დისკუსიების შედეგად მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ხედავენ ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენს. ჰიუზი შეწუხდა, არ დაუჯერა თავის თავს და გამოაქვეყნა შედეგები მხოლოდ 1899 წელს, როდესაც მაქსველ-ჰერცის თეორია საყოველთაოდ აღიარებული გახდა. ეს მაგალითი აჩვენებს, რომ მეცნიერებაში მიღებული შედეგების მუდმივი გავრცელება და პროპაგანდა ხშირად არანაკლებ მნიშვნელოვანია, ვიდრე თავად სამეცნიერო შედეგი.

ჰაინრიხ ჰერცმა თავისი ექსპერიმენტების შედეგები შემდეგნაირად შეაჯამა: „აღწერილი ექსპერიმენტები, ყოველ შემთხვევაში, მე მეჩვენება, აღმოფხვრის ეჭვებს სინათლის, თერმული გამოსხივების და ელექტროდინამიკური ტალღის მოძრაობის შესახებ“.

Თავი 1

ელექტრომაგნიტური ტალღების ძირითადი პარამეტრები

რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღა, ადვილი წარმოსადგენია შემდეგი მაგალითი. თუ კენჭს გადააგდებთ წყლის ზედაპირზე, მაშინ ზედაპირზე წრეებში განსხვავებული ტალღები წარმოიქმნება. ისინი მოძრაობენ გავრცელების გარკვეული სიჩქარით წარმოქმნის წყაროდან (პერტურბაცია). ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის, დარღვევები არის ელექტრული და მაგნიტური ველები, რომლებიც მოძრაობენ სივრცეში. დროში ცვალებადი ელექტრომაგნიტური ველი აუცილებლად იწვევს ალტერნატიულ მაგნიტურ ველს და პირიქით. ეს ველები ურთიერთდაკავშირებულია.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრის მთავარი წყარო მზის ვარსკვლავია. ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრის ნაწილი ხედავს ადამიანის თვალს. ეს სპექტრი 380...780 ნმ-ის ფარგლებშია (ნახ. 1.1). ხილულ სპექტრში თვალი განსხვავებულად აღიქვამს სინათლეს. სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ელექტრომაგნიტური რხევები იწვევს სხვადასხვა ფერის სინათლის შეგრძნებას.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრის ნაწილი გამოიყენება რადიო და სატელევიზიო მაუწყებლობისა და კომუნიკაციებისთვის. ელექტრომაგნიტური ტალღების წყარო არის მავთული (ანტენა), რომელშიც ელექტრული მუხტები მერყეობენ. ველების ფორმირების პროცესი, რომელიც დაიწყო მავთულის მახლობლად, თანდათან, წერტილი-პუნქტით, იპყრობს მთელ სივრცეს. რაც უფრო მაღალია ალტერნატიული დენის სიხშირე, რომელიც გადის მავთულში და წარმოქმნის ელექტრულ ან მაგნიტურ ველს, მით უფრო ინტენსიურია მავთულის მიერ შექმნილი მოცემული სიგრძის რადიოტალღები.

ელექტრომაგნიტურ ტალღებს აქვს შემდეგი ძირითადი მახასიათებლები.

1. ტალღის სიგრძე lv, - უმოკლეს მანძილი სივრცეში ორ წერტილს შორის, რომლის დროსაც ჰარმონიული ელექტრომაგნიტური ტალღის ფაზა იცვლება 360 °-ით. ფაზა არის პერიოდული პროცესის მდგომარეობა (სტადია) (ნახ. 1.2).

მიწისზედა სატელევიზიო მაუწყებლობაში გამოიყენება მეტრიანი (MB) და დეციმეტრული ტალღები (UHF), თანამგზავრებში - სანტიმეტრიანი ტალღები (CM). CM-ის სიხშირის დიაპაზონის შევსებისას მილიმეტრიანი ტალღების დიაპაზონი (Ka-band) აითვისება.

2. ტალღის რხევის პერიოდი T-დრო, რომლის დროსაც ხდება ველის სიძლიერის ერთი სრული ცვლილება, ანუ დრო, რომლის დროსაც რადიოტალღის წერტილი, რომელსაც აქვს გარკვეული ფიქსირებული ფაზა, გადის ტალღის სიგრძის lb-ის ტოლ გზას.

3. ელექტრომაგნიტური ველის რხევების სიხშირე ფ(ველის რხევების რაოდენობა წამში) განისაზღვრება ფორმულით

სიხშირის ერთეულია ჰერცი (Hz) - სიხშირე, რომლის დროსაც ხდება ერთი რხევა წამში. სატელიტური მაუწყებლობისას, თქვენ უნდა გაუმკლავდეთ ელექტრომაგნიტური რხევების ძალიან მაღალ სიხშირეებს, რომლებიც იზომება გიგაჰერცებში.

სატელიტური პირდაპირი სატელევიზიო მაუწყებლობისთვის (SNTV) Space - Earth ხაზის გასწვრივ გამოიყენება C-band დაბალი დიაპაზონი და Ku დიაპაზონის ნაწილი (10.7 ... 12.75 GGi). ამ დიაპაზონების ზედა ნაწილი გამოიყენება ინფორმაციის გადასაცემად დედამიწა-კოსმოსური ხაზით (ცხრილი 1.1).

4. ტალღის გავრცელების სიჩქარეთან - ენერგიის წყაროდან (ანტენიდან) ტალღის თანმიმდევრული გავრცელების სიჩქარე.

თავისუფალ სივრცეში (ვაკუუმში) რადიოტალღების გავრცელების სიჩქარე მუდმივია და სინათლის სიჩქარის ტოლია C= 300000 კმ/წმ. მიუხედავად ასეთი მაღალი სიჩქარისა, ელექტრომაგნიტური ტალღა დედამიწა-კოსმოსი-დედამიწა ხაზის გასწვრივ 0,24 წმ-ში მოძრაობს. ადგილზე, რადიო და სატელევიზიო გადაცემების მიღება შესაძლებელია თითქმის მყისიერად ნებისმიერ წერტილში. რეალურ სივრცეში გავრცელებისას, მაგალითად, ჰაერში, რადიოტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია საშუალების თვისებებზე, ის ჩვეულებრივ ნაკლებია. თანსაშუალო რეფრაქციული ინდექსის მნიშვნელობაზე.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირე F, მათი გავრცელების სიჩქარე C და ტალღის სიგრძე l დაკავშირებულია მიმართებით

lv=C/F და მას შემდეგ F=1/T,მაშინ lv=C*T.

სიჩქარის С= 300000 კმ/წმ სიჩქარის ბოლო ფორმულით ჩანაცვლებით მივიღებთ

lv(m)=3*10^8/F(მ/წ*1/ჰც)

მაღალი სიხშირეებისთვის, ელექტრომაგნიტური რხევის ტალღის სიგრძე შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით lv (m) = 300 / F (MHz) ელექტრომაგნიტური რხევის ტალღის სიგრძის ცოდნა, სიხშირე განისაზღვრება ფორმულით F (MHz) = 300 / lv. (მ)

5. რადიოტალღების პოლარიზაცია.ელექტრომაგნიტური ველის ელექტრული და მაგნიტური კომპონენტები შესაბამისად ხასიათდება ვექტორებით ე და ჰრომლებიც აჩვენებენ ველის სიძლიერის მნიშვნელობას და მათ მიმართულებას. პოლარიზაცია არის ელექტრული ველის ვექტორის ორიენტაცია ეტალღები დედამიწის ზედაპირთან შედარებით (სურ. 1.2).

რადიოტალღების პოლარიზაციის სახეს განსაზღვრავს გადამცემი ანტენის ორიენტაცია (პოზიცია) დედამიწის ზედაპირზე. როგორც მიწისზედა, ისე სატელიტური ტელევიზია იყენებს ხაზოვან პოლარიზაციას, ანუ ჰორიზონტალურს ჰდა ვერტიკალური V (ნახ. 1.3).

რადიოტალღებს ჰორიზონტალური ელექტრული ველის ვექტორით უწოდებენ ჰორიზონტალურად პოლარიზებულს, ხოლო ვერტიკალურს - ვერტიკალურად პოლარიზებულს. ბოლო ტალღების პოლარიზაციის სიბრტყე ვერტიკალურია, ხოლო ვექტორი ჰ(იხ. სურ. 1.2) არის ჰორიზონტალურ სიბრტყეში.

თუ გადამცემი ანტენა ჰორიზონტალურად არის დამონტაჟებული დედამიწის ზედაპირზე, მაშინ ელექტრული ველის ხაზები ასევე ჰორიზონტალური იქნება. ამ შემთხვევაში, ველი გამოიწვევს უდიდეს ელექტრომამოძრავებელ ძალას (EMF) ჰორიზონტალურად

ნახ 1.4. რადიოტალღების წრიული პოლარიზაცია:

LZ-მარცხენა; RZ-უფლება

ქოლგაზე დამონტაჟებული მიმღები ანტენა. ამიტომ, ზე ჰრადიოტალღების პოლარიზაცია, მიმღები ანტენა უნდა იყოს ჰორიზონტალურად ორიენტირებული. ამ შემთხვევაში, თეორიულად არ იქნება რადიოტალღების მიღება ვერტიკალურად განლაგებულ ანტენაზე, რადგან ანტენაში ინდუცირებული EMF ნულის ტოლია. პირიქით, გადამცემი ანტენის ვერტიკალურ მდგომარეობაში, მიმღები ანტენაც უნდა განთავსდეს ვერტიკალურად, რაც საშუალებას მოგცემთ მიიღოთ მასში ყველაზე მაღალი EMF.

სატელევიზიო მაუწყებლობაში დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრებიდან (AES), ხაზოვანი პოლარიზაციის გარდა, ფართოდ გამოიყენება წრიული პოლარიზაცია. ეს გამოწვეულია, უცნაურად საკმარისი, ჰაერის შებოჭილობის გამო, რადგან ორბიტაზე არის დიდი რაოდენობით საკომუნიკაციო თანამგზავრები და თანამგზავრები პირდაპირი (პირდაპირი) სატელევიზიო მაუწყებლობისთვის.

ხშირად სატელიტური პარამეტრების ცხრილებში ისინი აძლევენ შემოკლებას წრიული პოლარიზაციის ტიპისთვის - ლ და რ.რადიოტალღების წრიული პოლარიზაცია ქმნის, მაგალითად, კონუსურ სპირალს გადამცემი ანტენის კვებაზე. სპირალის გრაგნილის მიმართულებიდან გამომდინარე, წრიული პოლარიზაცია ხდება მარცხნივ ან მარჯვნივ (ნახ. 1.4).

შესაბამისად, ხმელეთის სატელიტური ტელევიზიის ანტენის დასხივებაში უნდა დამონტაჟდეს პოლარიზატორი, რომელიც რეაგირებს გადამცემი თანამგზავრის ანტენის მიერ გამოსხივებული რადიოტალღების წრიულ პოლარიზაციაზე.

განვიხილოთ მაღალი სიხშირის რხევების და მათი სპექტრის მოდულაციის საკითხები თანამგზავრიდან გადაცემისას. მიზანშეწონილია ამის გაკეთება მიწისზედა მაუწყებლობის სისტემებთან შედარებით.

გამოსახულების და აუდიო გადამზიდის სიხშირეებს შორის განცალკევება არის 6,5 MHz, დანარჩენი ქვედა გვერდითი ზოლი (სურათის გადამზიდის მარცხნივ) არის 1,25 MHz, ხოლო აუდიო არხის სიგანე 0,5 MHz.

(ნახ. 1.5). ამის გათვალისწინებით, სატელევიზიო არხის მთლიანი სიგანე ვარაუდობენ 8.0 MHz (დსთ-ს ქვეყნებში მიღებული D და K სტანდარტების მიხედვით).

გადამცემ ტელევიზიას აქვს ორი გადამცემი. ერთი მათგანი გადასცემს ელექტრულ გამოსახულების სიგნალებს, ხოლო მეორე - ხმას, შესაბამისად, სხვადასხვა გადამზიდავი სიხშირეზე. მატარებლის მაღალი სიხშირის რხევის (ძალა, სიხშირე, ფაზა და ა.შ.) ზოგიერთი პარამეტრის ცვლილებას დაბალი სიხშირის რხევების გავლენით ეწოდება მოდულაცია. გამოიყენება მოდულაციის ორი ძირითადი ტიპი: ამპლიტუდა (AM) და სიხშირე (FM). ტელევიზიაში გამოსახულების სიგნალები გადაიცემა AM-დან, ხოლო ხმა FM-დან. მოდულაციის შემდეგ ელექტრული რხევები ძლიერდება სიმძლავრეში, შემდეგ ისინი შედიან გადამცემ ანტენაში და მისგან გამოსხივდებიან სივრცეში (ეთერში) რადიოტალღების სახით.

8 მიწისზედა სატელევიზიო მაუწყებლობა, მრავალი მიზეზის გამო, შეუძლებელია FM-ის გამოყენება გამოსახულების სიგნალების გადასაცემად. SM-ზე გაცილებით მეტი ადგილია ეთერში და ასეთი შესაძლებლობა არსებობს. შედეგად, სატელიტური არხი (ტრანსპონდერი) იკავებს 27 MHz სიხშირის დიაპაზონს.

ქვემტარი სიგნალის სიხშირის მოდულაციის უპირატესობები:

ნაკლები მგრძნობელობა ჩარევისა და ხმაურის მიმართ AM-თან შედარებით, დაბალი მგრძნობელობა სიგნალის გადაცემის არხების დინამიური მახასიათებლების არაწრფივობის მიმართ, ასევე გადაცემის სტაბილურობა დიდ დისტანციებზე. ეს მახასიათებლები აიხსნება გადამცემ არხებში სიგნალის დონის მუდმივობით, წინასწარი დამახინჯების სიხშირის კორექტირების შესაძლებლობით, რაც დადებითად მოქმედებს სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობაზე, რის გამოც FM-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს გადამცემის სიმძლავრე გადაცემისას. ინფორმაცია იმავე მანძილზე. მაგალითად, მიწისზედა მაუწყებლობის სისტემები იყენებენ 5-ჯერ უფრო მძლავრ გადამცემებს გამოსახულების სიგნალების გადასაცემად იმავე სატელევიზიო სადგურზე, ვიდრე აუდიო სიგნალების გადასაცემად.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება არსებობს ზუსტად მანამ, სანამ ჩვენი სამყარო ცხოვრობს. მან გადამწყვეტი როლი ითამაშა დედამიწაზე სიცოცხლის ევოლუციაში. სინამდვილეში, ეს არის სივრცეში გავრცელებული ელექტრომაგნიტური ველის მდგომარეობის დარღვევა.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მახასიათებლები

ნებისმიერი ელექტრომაგნიტური ტალღა აღწერილია სამი მახასიათებლის გამოყენებით.

1. სიხშირე.

2. პოლარიზაცია.

პოლარიზაცია- ტალღის ერთ-ერთი მთავარი ატრიბუტი. აღწერს ელექტრომაგნიტური ტალღების განივი ანიზოტროპიას. რადიაცია პოლარიზებულად ითვლება, როდესაც ტალღის ყველა რხევა ხდება იმავე სიბრტყეში.

ეს ფენომენი აქტიურად გამოიყენება პრაქტიკაში. მაგალითად, კინოში 3D ფილმების ჩვენებისას.

პოლარიზაციის დახმარებით IMAX სათვალე გამოყოფს გამოსახულებას, რომელიც განკუთვნილია სხვადასხვა თვალისთვის.

სიხშირეარის ტალღის წვეროების რაოდენობა, რომელიც გადის დამკვირვებლის (ამ შემთხვევაში, დეტექტორის) გვერდით ერთ წამში. იზომება ჰერცში.

ტალღის სიგრძე- სპეციფიური მანძილი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების უახლოეს წერტილებს შორის, რომელთა რხევები ხდება ერთ ფაზაში.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება შეიძლება გავრცელდეს თითქმის ნებისმიერ გარემოში: მკვრივი ნივთიერებიდან ვაკუუმამდე.

ვაკუუმში გავრცელების სიჩქარე წამში 300 ათასი კმ-ია.

საინტერესო ვიდეო EM ტალღების ბუნებისა და თვისებების შესახებ, იხილეთ ქვემოთ მოცემული ვიდეო:

ელექტრომაგნიტური ტალღების სახეები

ყველა ელექტრომაგნიტური გამოსხივება იყოფა სიხშირით.

1. რადიოტალღები.არის მოკლე, ულტრა მოკლე, ზედმეტი გრძელი, გრძელი, საშუალო.

რადიოტალღების სიგრძე მერყეობს 10 კმ-დან 1 მმ-მდე და 30 კჰც-დან 300 გჰც-მდე.

მათი წყარო შეიძლება იყოს როგორც ადამიანის საქმიანობა, ასევე სხვადასხვა ბუნებრივი ატმოსფერული ფენომენი.

2. . ტალღის სიგრძე 1 მმ - 780 ნმ ფარგლებშია და შეუძლია 429 თჰც-მდე მიაღწიოს. ინფრაწითელ გამოსხივებას ასევე უწოდებენ თერმულ გამოსხივებას. ჩვენს პლანეტაზე მთელი სიცოცხლის საფუძველი.

3. ხილული სინათლე.სიგრძე 400 - 760/780 ნმ. შესაბამისად, ის მერყეობს 790-385 THz-ს შორის. ეს მოიცავს რადიაციის მთელ სპექტრს, რომელიც შეიძლება დაინახოს ადამიანის თვალით.

4. . ტალღის სიგრძე უფრო მოკლეა ვიდრე ინფრაწითელ გამოსხივებაში.

მას შეუძლია 10 ნმ-მდე მიაღწიოს. ასეთი ტალღები ძალიან დიდია - დაახლოებით 3x10 ^ 16 Hz.

5. რენტგენი. ტალღები 6x10 ^ 19 Hz და სიგრძე დაახლოებით 10 ნმ - 5 pm.

6. გამა ტალღები.ეს მოიცავს ნებისმიერ გამოსხივებას, რომელიც უფრო მეტია ვიდრე რენტგენის სხივებში და სიგრძე ნაკლებია. ასეთი ელექტრომაგნიტური ტალღების წყაროა კოსმოსური, ბირთვული პროცესები.

გამოყენების სფერო

სადღაც მე-19 საუკუნის ბოლოდან ადამიანთა მთელი პროგრესი დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ტალღების პრაქტიკულ გამოყენებასთან.

პირველი, რაც უნდა აღინიშნოს, არის რადიო კომუნიკაცია. მან შესაძლებელი გახადა ადამიანებს კომუნიკაცია, თუნდაც ისინი ერთმანეთისგან შორს იყვნენ.

სატელიტური მაუწყებლობა, ტელეკომუნიკაციები პრიმიტიული რადიოკავშირების შემდგომი განვითარებაა.

სწორედ ამ ტექნოლოგიებმა ჩამოაყალიბა თანამედროვე საზოგადოების საინფორმაციო იმიჯი.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წყაროები უნდა განიხილებოდეს როგორც დიდი სამრეწველო ობიექტები, ასევე სხვადასხვა ელექტროგადამცემი ხაზები.

ელექტრომაგნიტური ტალღები აქტიურად გამოიყენება სამხედრო საქმეებში (რადარი, რთული ელექტრო მოწყობილობები). ასევე, მედიცინა არ გაკეთებულა მათი გამოყენების გარეშე. ინფრაწითელი გამოსხივება შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალი დაავადების სამკურნალოდ.

რენტგენი ხელს უწყობს ადამიანის შინაგანი ქსოვილების დაზიანების იდენტიფიცირებას.

ლაზერების დახმარებით ტარდება მთელი რიგი ოპერაციები, რომლებიც მოითხოვს საიუველირო სიზუსტეს.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მნიშვნელობა ადამიანის პრაქტიკულ ცხოვრებაში ძნელია გადაჭარბებული შეფასება.

საბჭოთა ვიდეო ელექტრომაგნიტური ველის შესახებ:

შესაძლო უარყოფითი გავლენა ადამიანებზე

მიუხედავად მათი სარგებლობისა, ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ძლიერმა წყაროებმა შეიძლება გამოიწვიოს შემდეგი სიმპტომები:

დაღლილობა;

თავის ტკივილი;

გულისრევა.

გარკვეული ტიპის ტალღების გადაჭარბებული ზემოქმედება იწვევს შინაგანი ორგანოების, ცენტრალური ნერვული სისტემის და ტვინის დაზიანებას. შესაძლებელია ცვლილებები ადამიანის ფსიქიკაში.

საინტერესო ვიდეო EM ტალღების გავლენის შესახებ ადამიანზე:

ასეთი შედეგების თავიდან ასაცილებლად, მსოფლიოს თითქმის ყველა ქვეყანას აქვს ელექტრომაგნიტური უსაფრთხოების მარეგულირებელი სტანდარტები. რადიაციის თითოეულ ტიპს აქვს საკუთარი მარეგულირებელი დოკუმენტები (ჰიგიენური სტანდარტები, რადიაციული უსაფრთხოების სტანდარტები). ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენა ადამიანებზე ბოლომდე არ არის გასაგები, ამიტომ ჯანმო გვირჩევს მათი ზემოქმედების მინიმუმამდე შემცირებას.