Новости

Teoria valului radio: likbez / habar

imagine.

Cred că toată lumea a răsucit mânerul radioului, comutarea între "VHF", "DV", "SV" și au auzit șuierătoare de vorbitori.

Dar, pe lângă reducerea tăieturii, nu toată lumea înțelege că se ascunde în spatele acestor scrisori.

Să ne apropiem de teoria valului radio.

Unda radio
imagine.

Lungimea de undă (λ) este distanța dintre crestările adiacente ale valurilor.

Amplitudinea (A) este deviația maximă de la valoarea medie cu mișcarea oscilantă.

Perioada (t) - Timpul unei mișcări complete oscilative

Frecvența (V) - numărul de perioade totale pe secundă

Există o formulă care permite determinarea lungimii de undă în frecvență:

imagine.

Unde: lungimea de undă (m) este egală cu raportul dintre viteza luminii (km / h) la frecvența (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

Valuri super lungi - v = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Acestea au proprietatea de a pătrunde în grosimea apei la 20 m și în legătură cu acest lucru sunt folosite pentru a comunica cu submarine, iar barca nu este necesară pentru a ieși până la această profunzime, este suficient să aruncați geamul radio la acest nivel.

Aceste valuri se pot răspândi până la marginea pământului, distanța dintre suprafața pământului și ionosferă, reprezintă "ghidul de undă" pentru ei, de-a lungul căruia acestea diferă în mod liber. Valuri lungi (DV) V = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

imagine.

Acest tip de val radio are proprietățile pentru obstacole excesive, este utilizat pentru a comunica pe distanțe lungi. De asemenea, are o capacitate slabă de penetrare, deci dacă nu aveți o antenă la distanță, cu greu puteți prinde nici o postare de radio. Valuri medii (Sv) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

imagine.

Aceste valuri radio sunt bine reflectate din ionosferă, situate la o distanță de 100-450 km deasupra suprafeței pământului. Posibilitatea acestor valuri este că în timpul zilei sunt absorbite de ionosferă și efectul de reflecție nu apare. Acest efect este utilizat practic pentru comunicare, de obicei câteva sute de kilometri pe timp de noapte. Valuri scurte (KV) v = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

imagine.

Ca valuri medii, ele sunt bine reflectate din ionosferă, dar, spre deosebire de acestea, indiferent de timpul zilei. Acestea pot fi distribuite pe distanțe lungi (câteva mii km) datorită reflecțiilor din ionosferă și suprafața Pământului, o astfel de distribuție se numește Skachkov. Transmițătoarele de putere ușoare pentru acest lucru nu este necesară. Valurile ultrashort (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

imagine.

Aceste valuri pot depăși obstacole într-o dimensiune de câțiva metri și au, de asemenea, o bună capacitate de penetrare. Datorită acestor proprietăți, această gamă este utilizată pe scară largă pentru radioul difuzat. Dezavantajul este atenuarea lor relativ rapidă la întâlnirea cu obstacole.

Există o formulă care vă permite să calculați intervalul de comunicare în gama VHF:

imagine.

De exemplu, atunci când radiourile difuzează cu bashingul TV Stankino, o înălțime de 500 m pe o antenă de primire cu o înălțime de 10 m, o distanță de comunicare sub condiția vizibilității directe va fi de aproximativ 100 km. Frecvențe înalte (gama HF Santimeter) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Nu pregătiți obstacolele și aveți o bună capacitate de penetrare. Utilizate în rețelele celulare și în rețelele Wi-Fi.

O altă caracteristică interesantă a valurilor din acest domeniu este că moleculele de apă sunt capabile să-și absoarbă energia cât mai mult posibil și să o transforme în termic. Acest efect este utilizat în cuptoarele cu microunde.

După cum puteți vedea, echipamentul Wi-Fi și cuptoarele cu microunde funcționează în același interval și pot afecta apa, astfel încât să dormiți într-o îmbrățișare cu un router Wi-Fi nu merită mult timp. Frecvențe extrem de înalte (gama EHF-Milimeter) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Reflectată de aproape toate obstacolele, pătrunde în mod liber prin ionosferă. În detrimentul proprietăților sale sunt utilizate în comunicarea spațială.

Am - fm.

Adesea, dispozitivele de primire au pozițiile comutatoarelor AM-FM, care este: A.M. - modulație de amplitudine

imagine.

Această modificare a amplitudinii frecvenței purtătoare sub acțiunea oscilațiilor de codare, de exemplu, vocea de la microfon.

AM este primul tip de modulație inventat de om. Din dezavantaje, precum și orice tip de modulație analogic, are o imunitate redusă a zgomotului. Fm. - modularea frecvenței

imagine.

Aceasta este o schimbare a frecvenței transportatorului sub influența oscilațiilor de codare.

Deși acest lucru este, de asemenea, un tip de modulare analogică, dar are o imunitate mai mare decât AM și, prin urmare, este utilizat pe scară largă în sunetul emisiunilor TV și al difuzării VHF.

De fapt, există subspecii în speciile de modulare descrise, dar descrierea lor nu este inclusă în materialul acestui articol.

Mai mulți termeni

Interferențe - Ca urmare a reflecțiilor de valuri din diferite obstacole, valurile se îndoaie. În cazul adăugării în aceleași faze, amplitudinea valului inițial poate crește, la adăugarea în faze opuse, amplitudinea poate scădea până la zero.

Acest fenomen se manifestă în mare parte la primirea unui semnal VHF cm și TV.

imagine.

Prin urmare, de exemplu, în interiorul camerei, calitatea recepției pe televizorul antenei camerei este puternic "flotoare". Difracţie - Fenomenul care apare atunci când un val radio este îndeplinit cu obstacole, ca urmare a căreia valul poate schimba amplitudinea, faza și direcția.

Acest fenomen explică conexiunea de pe KV și SV prin ionosferă, când valul se reflectă din diferite neomogenități și particule încărcate și, prin urmare, modifică direcția de distribuție.

Același fenomen explică capacitatea undelor radio de a se propaga fără vizibilitate directă, suprafața bogată a pământului. Pentru aceasta, lungimea de undă trebuie să se opună obstacolului.

PS:

Sper că informațiile descrise de mine vor fi utile și vor aduce o înțelegere pe această temă.

Wave: longitudinal și transversal

Să începem cu asta val - Aceasta este răspândirea oscilației în spațiu.

Valurile sunt Mecanice și electromagnetice.

Valuri mecanice - Acestea sunt acele valuri ale căror oscilații pot fi simțite fizic pentru că ei Stabilit într-un mediu elastic.

  • De exemplu, sunet. Când sunetul se aplică în interiorul unei substanțe, îl putem simți cu atingere.

Imaginați-vă că stați pe calea ferată. Nu, nu ești Anna Karenina, ești un experimentator.

Dacă trenul vă apropie, veți auzi mai devreme sau mai târziu. Mai degrabă, auziți cât mai curând Undă de sunet la o viteză 𝑣 = 330 m / s vă va atinge urechile.

Dacă atașați o ureche la șină, se va întâmpla mult mai repede, deoarece viteza sunetului în solid este mai mare decât în ​​aer. Apropo, sub apă Viteza sunetului este mai mare decât în ​​aer, dar mai mică decât în ​​solide.

Dacă ați atins vreodată coloana muzicală, știți că sunetul este simțit și atingeți.

Undele electromagnetice - Acestea sunt valurile pe care nu le putem atinge.

  • De exemplu, undele radio, Wi-Fi și Lumină.

Pentru ei, toate aceleași legi lucrează, pur și simplu viteza lor este semnificativ mai mare și egală cu Viteza ușoară 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Și au surse diferite.

Valurile sunt, de asemenea, făcute pentru a se împărți pe longitudinale și transversale:

Valuri longitudinale și transversale

Longitian - Acestea sunt valurile în care apare oscilația de-a lungul direcției de propagare a undelor.

  • Vântul se agită în timpul tunetelor sau valurilor seismice (cutremure) sunt un exemplu de valuri longitudinale.

Transversal - valuri, a căror oscilație are loc în direcția propagării valurilor.

  • Imaginați-vă că ați lansat un val de oameni de la stadion - va fi transversal.
  • Lumina vizibilă și șirul de chitară de tren sunt, de asemenea, valuri transversale.

Val mare - longitudinal sau transversal?

De fapt, are componente longitudinale și transversale, prin urmare nu poate fi atribuită unui anumit tip.

Lungime de undă: definiție și calcul

Desigur, orice val are caracteristici. Una dintre aceste caracteristici este lungime de undă.

Lungime de undă Se numește distanța dintre cele două puncte ale acestui val, fluctuând în aceeași fază. Dacă este mai simplă, atunci aceasta este distanța dintre cele două "crestături".

Mai mult lungime de undă Puteți apela la distanța parcursă de val, într-o perioadă de oscilație.

Perioadă - Acesta este momentul pentru care apare o oscilație. Aceasta este, dacă timpul primește răspândirea valului și numărul de oscilații, puteți calcula perioada.

Formula de oscilație a undelor

T = t / n

T - perioada [s]

T - Timpul [C]

N - Numărul de oscilații [-]

Comunicarea la viteză

Pentru a elimina formula de viteză prin lungimea de undă, este necesar să se amintească formula ratei de cinematică - aceasta este o secțiune de fizică în care mișcarea corpurilor fără a lua în considerare influența externă).

Formula de viteză

𝑣 = s / t

𝑣 - viteza [m / s]

S - Calea [m]

T - Timpul [C]

Întorcându-vă la valuri, puteți petrece următoarele analogii:

  • mod - lungimea de undă
  • Perioada de timp

Și pentru viteză, chiar și analogia nu este necesară - viteza și viteza Africii.

Formula Viteză val

𝑣 = λ / t

𝑣 - viteza [m / s]

λ - Lungimea de undă [m]

T - perioada [s]

Problemă

Barca face ezitare pe valuri. Pentru 40 s ea a făcut 10 oscilații. Care este viteza de propagare a undelor, dacă distanța dintre creșterile de valuri adiacente este de 1 m?

Soluţie:

  1. Luați formula de viteză:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Știm lungimea de undă, dar nu am dat o perioadă. Perioada este calculată prin formula:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Acum înlocuim valorile în formula
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Răspuns: 𝑣 = 0,25 m / s

Rezonanţă

Dacă este tare să vorbești într-o singură cameră cu o chitară - puteți auzi cum a început fantoma pe ea. De fapt, frecvența șirului a coincis cu frecvența vocii și a provenit rezonanţă.

Pe graficul de mai jos puteți vedea ce O frecvență Amplitudinea crește dramatic. Această frecvență este numită frecvența rezonanței.

Frecvența rezonanței

Frecvență - Aceasta este valoarea, perioada inversă. Se arată, pentru ce se întâmplă o oscilație.

Formula de frecvență

ν = n / t

ν - Frecvență [Hz]

T - Timpul [C]

N - Numărul de oscilații [-]

În lume există o mulțime de povesti despre cum soldații au mers pe jos pe pod, a căzut în rezonanță și toată lumea a căzut. Iată o altă poveste despre hidrolieți - așa cum spun ei, primul-sfârșit

Echipa de hidrolieți - specialiști în apele interioare - au lucrat în Altai și au studiat râul local. Un pod de frânghie a fost întins de-a lungul râului, iar troliul stătea în centrul podului, ceea ce ajută la ridicarea probei de apă din râu, fără a merge la ea.

Într-una din zilele expediției, a început un vânt puternic, aproape furtunos. Cercetătorii au lucrat pe pod și când și-au dat seama că nu era în siguranță că este într-o structură de frânghie într-un vânt puternic, a început să o lase. De îndată ce ultima persoană din echipă a făcut un pas de la un pod la pământ, podul împreună cu troliul a fost dat într-un vârf. Acest lucru sa întâmplat din cauza faptului că frecvența vântului a coincis cu frecvența proprie a podului swinging. Este bine că povestea sa încheiat în acest fel.

Lungimea de undă este distanța dintre două vârfuri consecutive (crestături) sau depresiuni. Cea mai înaltă poziție a valului este numită vârf. Cea mai mică poziție a valului se numește depresie.

Ciclul este o oscilație completă, de exemplu, o curbă între două crestături sau două depresiuni. Distanța maximă a undelor de la poziția de echilibru se numește amplitudine.

Figura arată parametrii principali ai valurilor folosite în fizică:

Parametrii valurilor

Definiție și formula lungimii de undă

Un val este o perturbare care se răspândește din punctul în care a provenit din mediul înconjurător. O astfel de perturbare transferă energie fără transfer de substanțe pure.

Valuri mecanice

Lungimea este distanța reală parcursă de un val, care nu coincide întotdeauna cu distanța de mediu sau particulele în care se distribuie valul. De asemenea, este definită ca o perioadă de proces de undă spațială.

Scrisoarea greacă "λ" (Lambda) în fizică este utilizată pentru a desemna lungimea În ecuații. Este invers proporțională cu frecvența valului.

Lungime de undă

Perioada T este timpul de finalizare a fluctuației complete, o unitate de măsurare a unui al doilea (e).

Un val lung corespunde unei frecvențe joase și scurte. Lungimea este măsurată în metri. Numărul de valuri emise în fiecare secundă se numește frecvență și invers proporțional cu perioada.

702.

Diferite lungimi au o rată de distribuție diferită. De exemplu, viteza luminii în apă este de 3/4 din viteza vidului.

Perioada spațială a valului este distanța că punctul cu faza permanentă "zboară" în intervalul de timp corespunzător perioadei de oscilații.

Wave de frecvență

Frecvența f - numărul de fluctuații complete pe unitate de timp. Măsurată în Hertz (Hz).

Cu o oscilație completă pe secundă F = 1 Hz; la 1000 oscilații pe secundă f = 1 kilohertz (kHz); 1 milion de oscilații pe secundă f = 1 megahertz (1 MHz).

Știind că viteza luminii în vid cu - 300.000 km / s, sau 300.000.000 m / s, apoi pentru a traduce lungimea de undă în frecvența de care aveți nevoie de 3 x 10 8M / s împărțită în lungime în metri.

Unități de măsurare a lungimii de undă λ - nanometre și angstromuri În cazul în care nanometrul este o parte miliardată a contorului (1 m = 109 nm) și Angstroma este o parte de 10 miliarde de metru (1 m = 1010 a), adică un nanometru este echivalent cu 10 Angstrom (1 Nm = 10 a).

Spectrul optic

Lumina care vine de la soare este radiația electromagnetică, care se mișcă la o viteză de 300.000 km / s, dar lungimea nu este aceeași pentru orice foton, dar variază între 400 nm și 700 nm. Lungimea de undă de lumină afectează culoarea.

Lumina albă se descompune pe spectrul de dungi colorate diferite, fiecare dintre acestea fiind determinată de lungimea de undă. Astfel, lumina cu cea mai mică lungime este violet, care este de aproximativ 400 nm, iar lumina cu cea mai mare lungime este roșie, care este de aproximativ 700 nm.

Tabelul prezintă lungimea de undă în funcție de culoare:

Lungime de undă

Radiația cu lungimea mai puțin violet se numește radiații ultraviolete, raze X și gamma în ordine reducătoare. Radiația mai roșie se numește infraroșu, microunde și valuri radio, în ordine ascendentă.

Intervalul de limitare a comunicării depinde de lungime. Dimensiunile antenei depășesc adesea lungimea de lucru a agentului electronic radio.

Desenul prezintă lungimea de undă și frecvența (NM), provenind din diverse surse:

Lungime de undă

Exemple de calcularea lungimilor de undă pentru undele sonore, electromagnetice și radio

Numărul de sarcină 1.

Viteza vitezei în apă 1450 m / s. La ce distanță sunt cele mai apropiate puncte care efectuează oscilații în faze opuse, dacă frecvența de oscilație este de 725 Hz?

707.

Numărul de sarcină 2.

După observatorul staționar care stătea pe malul lacului timp de 6 s. 4 Creasta valului a trecut. Distanța dintre primele și cele trei crestături este de 12 m. Determinați perioada de oscilație a particulelor de undă, viteza de propagare și lungimea de undă.

708.

Numărul de sarcină 3.

Ligamentele vocale ale cântărețului cântând tenor (voce mare mascul) fluctuează cu o frecvență de 130 până la 520 Hz. Determinați lungimea maximă și minimă a valului de sunet radiat în aer. Viteza sunetului în aerul 330 m / s.

708.


Добавить комментарий