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Radio Wave Theory: likbez / habr

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Penso che tutti hanno contorto il manico della radio, passando tra "VHF", "DV", "SV" e sentito HISS dagli altoparlanti.

Ma oltre a decifrare i tagli, non tutti capiscono che si nasconde dietro queste lettere.

Arriviamo più vicino con la teoria delle onde radio.

Onde radio
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La lunghezza d'onda (λ) è la distanza tra creste adiacenti delle onde.

L'ampiezza (A) è la deviazione massima dal valore medio con il movimento oscillatorio.

Periodo (T) - tempo di un movimento oscillatorio completo

Frequenza (V) - Il numero di periodi totali al secondo

C'è una formula che consente di determinare la lunghezza d'onda in frequenza:

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Dove: la lunghezza d'onda (m) è uguale al rapporto tra la velocità della luce (km / h) alla frequenza (KHz)

"VHF", "DV", "SV"

Onde super lunghe - V = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Hanno la proprietà per penetrare lo spessore dell'acqua a 20 m e in connessione con questo sono utilizzati per comunicare con i sottomarini, e la barca non è necessaria per aprire questa profondità, è sufficiente lanciare la boa radio a questo livello.

Queste onde possono diffondersi fino al bordo della terra, la distanza tra la superficie terrestre e la ionosfera, rappresenta la "guida d'onda" per loro, lungo il quale differiscono liberamente. Onde lunghe (DV) V = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

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Questo tipo di onda radio ha le proprietà per mangiare gli ostacoli, viene utilizzato per comunicare su lunghe distanze. Ha anche una debole capacità penetrante, quindi se non si dispone di un'antenna remota, puoi difficilmente prendere la stazione radio. Onde medie (SV) V = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

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Queste onde radio sono ben riflesse dalla Ionosfera, situata a una distanza di 100-450 km sopra la superficie della terra. La possibilità di queste onde è che durante il giorno vengono assorbite dalla ionosfera e l'effetto di riflessione non si verifica. Questo effetto è utilizzato praticamente per la comunicazione, di solito diverse centinaia di chilometri di notte. Onde corte (KV) V = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

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Come le onde medie, sono ben riflessi dalla ionosfera, ma in contrasto con loro, indipendentemente dall'ora del giorno. Possono essere distribuiti su lunghe distanze (diverse migliaia di km) a causa dei riflessi della ionosfera e della superficie della terra, tale distribuzione è chiamata Skachkkov. I trasmettitori di energia leggera per questo non sono richiesti. Waves UltraShort. (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

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Queste onde possono superare gli ostacoli in una dimensione di diversi metri e hanno anche una buona capacità penetrante. A causa di tali proprietà, questa gamma è ampiamente utilizzata per la radio broadcast. Lo svantaggio è la loro attenuazione relativamente veloce durante l'incontro con gli ostacoli.

C'è una formula che consente di calcolare la gamma di comunicazioni nella gamma VHF:

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Quindi, ad esempio, quando la radio trasmessa con il tastiere di Ostankino TV, un'altezza di 500 m su un'antenna ricevente con un'altezza di 10 m, una distanza di comunicazione sotto la condizione di visibilità diretta sarà a circa 100 km. Alte frequenze (gamma HF Santimeter) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Non avvolgere gli ostacoli e avere una buona capacità penetrante. Utilizzato nelle reti cellulari e nelle reti Wi-Fi.

Un'altra caratteristica interessante delle onde di questa gamma è che le molecole d'acqua sono in grado di assorbire il loro energia il più possibile e trasformarlo in termini. Questo effetto è utilizzato nei forni a microonde.

Come puoi vedere, le attrezzature Wi-Fi e i forni a microonde operano nella stessa gamma e possono influenzare l'acqua, quindi dormire in un abbraccio con un router Wi-Fi non vale molto tempo. Frequenze estremamente alte (intervallo EHF-MillMeter) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Riflesso da quasi tutti gli ostacoli, penetra liberamente attraverso la ionosfera. A scapito delle sue proprietà sono utilizzati nella comunicazione spaziale.

AM - FM.

Spesso, i dispositivi riceventi hanno le posizioni degli interruttori AM-FM, che cos'è: SONO. - modulazione d'ampiezza

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Questo cambiamento nell'ampiezza della frequenza del corriere sotto l'azione delle oscillazioni di codifica, ad esempio la voce dal microfono.

Am è il primo tipo di modulazione inventata dall'uomo. Degli svantaggi, nonché qualsiasi tipo analogico di modulazione, ha una bassa immunità del rumore. FM. - modulazione di frequenza

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Questo è un cambiamento nella frequenza del corriere sotto l'influenza delle oscillazioni di codifica.

Sebbene, questo è anche un tipo di modulazione analogico, ma ha un'immunità del rumore più elevata rispetto a quella e quindi è ampiamente utilizzata nel suono delle trasmissioni televisive e della trasmissione VHF.

In effetti, ci sono sottospecie nelle specie di modulazione descritte, ma la loro descrizione non è inclusa nel materiale di questo articolo.

Più termini

Interferenze - Come risultato di riflessioni di onde da vari ostacoli, le onde si piegano. Nel caso di aggiunta nelle stesse fasi, l'ampiezza dell'onda iniziale può aumentare, durante l'aggiunta di fasi opposte, l'ampiezza può diminuire fino a zero.

Questo fenomeno è principalmente manifestato quando si riceve il VHF cm e il segnale TV.

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Pertanto, ad esempio all'interno della stanza, la qualità della reception sull'antenna della stanza TV fortemente "galleggianti". Diffrazione - Il fenomeno che si verifica quando un'onda radio è soddisfatta con ostacoli, come risultato della quale l'onda può cambiare l'ampiezza, la fase e la direzione.

Questo fenomeno spiega la connessione sul KV e SV attraverso la ionosfera, quando l'onda si riflette da varie disomogeneità e particelle cariche e cambia quindi la direzione della distribuzione.

Lo stesso fenomeno spiega la capacità delle onde radio di propagarsi senza visibilità diretta, la ricca superficie della terra. Per questo, la lunghezza d'onda deve essere contraria all'ostacolo.

PS:

Spero che le informazioni descritte da me saranno utili e porteranno una certa comprensione su questo argomento.

Wave: longitudinale e trasversale

Iniziamo con quello onda - Questa è la diffusione dell'oscillazione nello spazio.

Le onde sono Meccanico ed elettromagnetico.

Onde meccaniche - Queste sono quelle onde le cui oscillazioni possono essere sentite fisicamente perché loro Stabilito in un ambiente elastico.

  • Ad esempio, suono. Quando il suono si applica all'interno di una sostanza, possiamo sentirlo con il tocco.

Immagina di essere in piedi sulle tracce ferroviarie. No, non sei Anna Karenina, sei uno sperimentatore.

Se il treno ti sta avvicinando, lo sentirai prima o poi. Piuttosto, sentire appena Onda sonora ad una velocità 𝑣 = 330 m / s raggiungerà le tue orecchie.

Se si collega un orecchio alla guida, accadrà molto più velocemente, perché la velocità del suono nel solido è maggiore che nell'aria. A proposito, in acqua la velocità del suono è maggiore che nell'aria, ma meno che in solidi.

Se hai mai toccato la colonna musicale, sai che il suono è sentito e tocco.

Onde elettromagnetiche - Queste sono le onde che non possiamo toccare.

  • Ad esempio, onde radio, Wi-Fi e luce.

Per loro, tutte le stesse leggi funzionano, semplicemente la loro velocità è significativamente più grande e uguale a Velocità di luce 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . E hanno fonti diverse.

Le onde sono anche fatte per dividere su longitudinale e trasversale:

Onde longitudinali e trasversali

Longitiano - Queste sono quelle onde in cui l'oscillazione avviene lungo la direzione della propagazione delle onde.

  • Shakes del vento durante le onde tuoni o sismiche (terremoti) sono un esempio di onde longitudinali.

Trasversale - onde, la cui oscillazione avviene attraverso la direzione della propagazione delle onde.

  • Immagina di lanciare un'ondata di persone allo stadio - sarà trasversale.
  • Stringa da chitarra a luce visibile e brillanti sono anche onde trasversali.

Onda marina - longitudinale o trasversale?

Infatti, ha un componente longitudinale e trasversale, quindi non può essere attribuito a un tipo specifico.

Lunghezza d'onda: definizione e calcolo

Naturalmente, qualsiasi ondata ha caratteristiche. Una di queste caratteristiche è lunghezza d'onda.

Lunghezza d'onda Si chiama la distanza tra i due punti di questa ondata, fluttuando nella stessa fase. Se è più semplice, questa è la distanza tra le due "creste".

Di più lunghezza d'onda Puoi chiamare la distanza percorsa dall'onda, in un periodo di oscillazione.

Periodo - Questo è il momento per cui si verifica una oscillazione. Cioè, se viene data il tempo della diffusione dell'onda e del numero di oscillazioni, è possibile calcolare il periodo.

Formula di oscillazione delle onde

T = t / n

T - Periodo [s]

T - tempo [c]

N - il numero di oscillazioni [-]

Comunicazione a velocità

Per rimuovere la formula di velocità attraverso la lunghezza d'onda, è necessario ricordare la formula del tasso dalla cinematica: questa è una sezione di fisica in cui il movimento dei corpi senza tenere conto dell'influenza esterna).

Formula di velocità

𝑣 = s / t

𝑣 - Velocità [m / s]

S - percorso [m]

T - tempo [c]

Passando verso le onde, puoi spendere le seguenti analogie:

  • modo - lunghezza d'onda.
  • Periodo di tempo

E per la velocità, anche l'analogia non è necessaria - velocità e velocità Africa.

Formula Speed ​​Wave.

𝑣 = λ / t

𝑣 - Velocità [m / s]

λ - lunghezza d'onda [m]

T - Periodo [s]

Problema

La barca fa esitazioni sulle onde. Per 40 s ha fatto 10 oscillazioni. Qual è la velocità della propagazione delle onde, se la distanza tra le creste d'onda adiacenti è 1 m?

Soluzione:

  1. Prendere la formula di velocità:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Conosciamo la lunghezza d'onda, ma non ha dato un periodo. Il periodo è calcolato dalla formula:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Ora sostituiamo i valori nella formula
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Risposta: 𝑣 = 0,25 m / s

Risonanza

Se è forte per parlare in una stanza con una chitarra - puoi sentire come il fantasma cominciò a suoni su di esso. In effetti, la frequenza della stringa ha coinciso con la frequenza della voce e ha avuto origine risonanza.

Sulla tabella qui sotto puoi vedere cosa Qualche frequenza L'ampiezza aumenta drammaticamente. Questa frequenza è chiamata frequenza di risonanza.

Frequenza di risonanza

Frequenza - Questo è il valore, il periodo inversa. Mostra, per a che ora si verifica una oscillazione.

Formula di frequenza

ν = n / t

ν - Frequenza [Hz]

T - tempo [c]

N - il numero di oscillazioni [-]

Nel mondo ci sono molte storie su come i soldati sono andati a piedi sul ponte, cadde nella risonanza e tutti sono caduti. Ed ecco un'altra storia su Hydyts - Come si suol dire, primo termine

La squadra di idroli - specialisti nelle acque interiori - ha lavorato ad Altai e ha studiato il fiume locale. Un ponte di corda è stato allungato attraverso il fiume, e il verricello era in piedi nel centro del ponte, che aiuta a sollevare il campione d'acqua dal fiume, non andando a farlo.

In uno dei giorni della spedizione, è iniziato un forte, quasi tempestoso. I ricercatori lavoravano sul ponte e quando si rese conto che non era sicuro essere in una struttura di corda in un vento così forte, cominciò a lasciarlo. Non appena l'ultima persona della squadra ha fatto un passo da un ponte a terra, il ponte insieme al verricello è stato generato in un pizzico. Ciò è accaduto dovuto al fatto che la frequenza del vento ha coinciso con la propria frequenza del ponte oscillante. È bene che la storia finisse in questo modo.

La lunghezza d'onda è la distanza tra due picchi consecutivi (creste) o depressioni. La posizione più alta dell'onda è chiamata picco. La posizione più bassa dell'onda è chiamata depressione.

Il ciclo è un'oscillazione completa, ad esempio una curva tra due creste o due depressioni. La distanza massima dell'onda dalla posizione di equilibrio è chiamata ampiezza.

La figura mostra i parametri dell'onda principale utilizzati in Fisica:

Parametri d'onda

Definizione e formula della lunghezza d'onda

Un'onda è una perturbazione che si diffonde dal punto in cui è nato nell'ambiente. Tale perturbazione trasferisce energia senza trasferimento di sostanze pure.

Onde meccaniche

La lunghezza è la distanza effettiva percorsa da un'onda, che non sempre coincide con la distanza del mezzo o particelle in cui viene distribuita l'onda. È anche definito come un periodo di processo dell'onda spaziale.

Lettera greca "λ" (Lambda) in fisica è utilizzata per designare la lunghezza In equazioni. È inversamente proporzionale alla frequenza dell'onda.

Lunghezza d'onda

Il periodo T è il tempo di completamento della completa fluttuazione, un'unità di misurazione di un secondo / i.

Un'onda lunga corrisponde a una bassa frequenza ea corta. La lunghezza è misurata in metri. Il numero di onde emesse in ogni secondo è chiamata frequenza e inversamente proporzionale al periodo.

702.

Diverse lunghezze hanno un tasso di distribuzione diverso. Ad esempio, la velocità della luce in acqua è 3/4 dalla velocità in vacuo.

Il periodo spaziale dell'onda è la distanza che il punto con la fase permanente "vola" nell'intervallo di tempo corrispondente al periodo delle oscillazioni.

Onda di frequenza

Frequenza f - il numero di fluttuazioni complete per unità di tempo. Misurato in hertz (Hz).

Con un'oscillazione completa al secondo f = 1 Hz; a 1000 oscillazioni al secondo f = 1 kilohertz (kHz); 1 milione di oscillazioni al secondo f = 1 megahertz (1 MHz).

Sapendo che la velocità della luce nel vuoto con - 300.000 km / s, o 300.000.000 m / s, quindi per tradurre la lunghezza d'onda nella frequenza necessaria 3 x 10 8M / s diviso in lunghezza in metri.

Unità di misurazione della lunghezza d'onda λ - Nanometri e Angstroms dove il nanometro è una parte miliagra del misuratore (1 m = 109 nm) e Angstroma è una parte di dieci miliardi del misuratore (1 m = 1010 A), cioè, un nanometro è equivalente a 10 Angstrom (1 nm = 10 a).

Spectrum ottico

La luce deriva dal sole è la radiazione elettromagnetica, che si muove ad una velocità di 300.000 km / s, ma la lunghezza non è la stessa per qualsiasi fotone, ma varia tra 400 nm e 700 nm. Lunghezza d'onda leggera influisce sul colore.

La luce bianca si decompone sullo spettro di diverse strisce colorate, ognuna delle quali è determinata dalla sua lunghezza d'onda. Pertanto, la luce con la lunghezza più piccola è viola, che è di circa 400 nm, e la luce con la lunghezza più grande è rossa, che è di circa 700 nm.

La tabella mostra la lunghezza d'onda a seconda del colore:

Lunghezza d'onda

Le radiazioni con meno viola lungo si chiama radiazione ultravioletta, raggi X e raggi di gamma in ordine di riduzione dell'ordine. Le radiazioni più rosse si chiama infrarossi, microonde e onde radio, in ordine ascendente.

Il campo limite di comunicazione dipende dalla lunghezza. Le dimensioni dell'antenna spesso superano la lunghezza di lavoro dell'agente elettronico radio.

Il disegno mostra la lunghezza d'onda e la frequenza (NM), emanando da varie fonti:

Lunghezza d'onda

Esempi di calcolo delle lunghezze d'onda per le onde audio, elettromagnetiche e radiofoniche

Attività numero 1.

Velocità di velocità in acqua 1450 m / s. A che distanza sono i punti più vicini che eseguono oscillazioni in fasi opposte, se la frequenza di oscillazione è 725 Hz?

707.

Attività numero 2.

Oltre l'osservatore stazionario in piedi sulla riva del lago per 6 s. 4 cresta dell'onda passata. La distanza tra la prima e la terza creste è 12 m. Determinare il periodo di oscillazione delle particelle d'onda, il tasso di propagazione e la lunghezza d'onda.

708.

Attività numero 3.

I legamenti vocali del cantante che cantano tenore (voce maschile elevata) fluttuano con una frequenza da 130 a 520 Hz. Determina la lunghezza massima e minima dell'onda sonora irradiata nell'aria. Velocità del suono in aria 330 m / s.

708.


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