Zasięg fal radiowych i ich propagacja

Fale radiowe są rodzajem fali elektromagnetycznej. Ich istnienie w 1864 roku przewidywał brytyjski matematyk, mechanik i fizyk James Clerk Maxwell. Jego słowa były prawdziwe i całkowicie zgodne z rzeczywistością. Jaki jest zasięg fal radiowych?

Co zaproponowała Maxwell?

Podsumowując dostępne wyniki badań, które zostały przeprowadzone przed nim i wpłynęły na pole pól magnetycznych i elektrycznych, naukowiec wpadł na pomysł, że zmienne są generowane wspólnie przez pola. Jak to jest Pola magnetyczne mogą tworzyć energię elektryczną i odwrotnie. Początkowo coś jest tworzone przez zewnętrzne źródło, a następnie powoduje pojawienie się swojego partnera. Potem wydaje się, że odrywają się od istniejącego oryginalnego źródła i mogą rozprzestrzeniać się dalej w kosmosie. Przyjmując formę fal elektromagnetycznych. Ale nie mógł eksperymentalnie potwierdzić swojej teorii.

Eksperymenty Hertz

Po raz pierwszy teoretyczne pozycje zostały udowodnione w 1887 roku. Zrobił to niemiecki fizyk Heinrich Rudolf Hertz. Co ciekawe, podejmując ten eksperyment, nie zgadzał się z Maxwellem, ale przeciwnie, uważał, że naukowiec się pomylił. W rzeczywistości fale elektromagnetyczne nie istnieją. Ale jak się tego upewnić? Zgodnie z teorią Maxwella oscylujące cząstki elektryczne są źródłem fal. W tym celu zastosowano prosty obwód. Składał się z induktora i kondensatora. Promień fal elektromagnetycznych powinien być wyładowaniem elektrycznym pomiędzy dwiema mosiężnymi kulami zamontowanymi na końcach metalowych prętów. W instalacji pilotowej pełniły rolę skraplacza, więc rozdzielono je niewielką przerwą. Chociaż pręty były połączone cewką indukcyjną. Same kule były bezpośrednio wykorzystywane do gromadzenia ładunków elektrycznych.

Jak przebiegały jego eksperymenty?

Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jak przebiega propagacja fal radiowych o różnych zakresach. Kilka metrów od pierwszego obwodu był drugi. Nie były w żaden sposób połączone. Drugi obwód był pierścieniem z otwartego drutu z mosiężnymi kulkami na końcach i iskrownikiem. Tak samo jak w pierwszym. Jest to konstrukcja najprostszego rezonatora. To urządzenie umożliwia przechwytywanie fal elektromagnetycznych. W pewnych momentach pomiędzy kulami obwodu pierwotnego iskry ześlizgnęły się. Naukowiec rozumował następująco: jeśli nie ma fal, to nie powinny pojawiać się w rezonatorze. Ale podczas eksperymentu ustalono, że prąd pojawił się także między kulkami drugiego obwodu. Tak więc istnieją fale elektromagnetyczne. Energia może być przesyłana bez przewodów. Hertz przeprowadził serię eksperymentów, które ostatecznie potwierdziły teorię Maxwella. Odkrył również, że prędkość ich propagacji w świetle jest równa światłu (fotonom). Ponadto stwierdzono, że charakteryzują się tym samym zachowaniem, a także posłuszeństwem wobec praw refrakcji i refleksji. Ale nie wiedział, jak zastosować tę wiedzę w praktyce. I wierzył, że odkrył bezużyteczne zjawisko.

Jak źle działał Hertz

Następnie z fal elektromagnetycznych zidentyfikowano zakres fal radiowych wykorzystywanych do przesyłania sygnałów radiowych. Wyobraź sobie, że współczesny świat bez niego jest bardzo trudny. I nie jest to zaskakujące, ponieważ otworzyły przed nami szerokie możliwości. Podczas praktycznych eksperymentów stwierdzono, że propagacja w próżni przebiega z prędkością równą światłu. To jest po prostu konieczne, aby odróżnić ich długość (częstotliwość). Należy zauważyć, że nie ma wyraźnej granicy. Jeden rodzaj fali elektromagnetycznej może płynnie przepływać w drugą. Najprostsza klasyfikacja wyróżnia gamma, promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie podczerwone, światło widzialne i fale radiowe. Oto ostatnie i najciekawsze. Do chwili obecnej istnieje wiele różnych rodzajów fal radiowych. Zgodnie z umowami międzynarodowymi, ich całe spektrum podzielono na następujące grupy: decymetr, milimetr, centymetr, decymetr, metr, decymetr, hektometr, kilometr i mirimeter. Zobaczmy, co to wszystko reprezentuje każdy konkretny zakres częstotliwości fal radiowych.

Odmiana klasyfikacji

Jeśli pochodzisz z drugiej strony, możesz wybrać fale ultrakrótkie, średnie i długie. Często uważa się system klasyfikacji łączonej:

1. Fale milimetrowe. Mieć długość od milimetra do centymetra. Ich częstotliwość mieści się w zakresie od 30 do 300 GHz. Jest klasyfikowany jako wyjątkowo wysoki. Fale tego typu są wykorzystywane w radioastronomii, radarach i do komunikacji kosmicznej.
2. Fale ultrasportowe. Ich długość wynosi od 1 cm do 10 m. Wyróżnia się kilka grup. Tak więc, jeśli długość fali wynosi do 10 cm, a częstotliwość jest w zakresie od 3 do 30 GHz, to nazywane są centymetrami. Służą do przesyłania danych drogą satelitarną w satelitarnych kanałach komunikacyjnych w celu zapewnienia sieci Wi-Fi. Jeśli długość fali wynosi od 10 centymetrów do jednego metra, to mają częstotliwość 300-3000 MHz. Można je spotkać podczas korzystania z radia, telefonów komórkowych, łączności radiowej, telewizji, łączności radiowej. Nazywane są falami decymetrycznymi. I ostatnia grupa: obejmuje te, których długość waha się od 1 do 10 m. Nazywane są one metrami. Z reguły są one wykorzystywane do transmisji radiowej, komunikacji radiowej i telewizji na krótkich dystansach.
3. Krótkie fale Obejmują one wszystko, co mieści się w przedziale od 10 do 100 m. Ich naukowe oznaczenie to dekametr.
4. Średnie fale. Wynoszą one od 100 m do 1 km. Oznaczenie naukowe - hektametr.
5. Długie fale. Zajmij odstęp od 1 do 10 km. Oznaczenie naukowe - kilometr.
6. Super długie fale. Należą do nich wszystko, co ma więcej niż 10 kilometrów. Tutaj należy zwrócić uwagę na obecność separacji wewnętrznej. Tak więc istnieją miriametrovye (od 10 do 100 km), hekto-kilometr (od 100 do 1000 km), megametrovye (od 1000 do 10 000 km), decymetryczny (od 10 000 do 100 000 km).

Fale z punktów 3, 4 i 5 są szeroko stosowane w transmisjach radiowych, a także w sesjach radiowych. Chociaż to nie jest limit. W związku z tym przedstawiciele punktu 6 są wykorzystywani do utrzymywania kontaktu z okrętami podwodnymi.

I osobno warto rozważyć fale decymetryczne

Są to wszystkie, których długość wynosi od 0,1 mm do 1 mm. Dlaczego oddzielnie przydzielane są fale radiowe? Długość fali zapewnia pewną liczbę określonych właściwości. Na początek należy wspomnieć, że są one często nazywane submillimeter. Ten rodzaj promieniowania elektromagnetycznego zajmuje widmo częstotliwości między pasmami podczerwieni i milimetra. Ale ma również interesującą właściwość. Mianowicie, obejmuje on zakres milimetra, centymetrów i fale radiowe o decymetrach. Ze względu na swoje specyficzne właściwości ma jednak zastosowanie tylko w systemach bezpieczeństwa i medycynie. Tak więc, w przeciwieństwie do bardziej znanego promieniowania rentgenowskiego, fale decymetryczne są bezpieczne dla ludzkiego ciała. Dlatego są wykorzystywane do skanowania narządów ludzkiego ciała. Są również używane na lotniskach do odprawy bagażu pasażerskiego. Z punktu widzenia fizyki ich poprawna nazwa to fale terahercowe. Wynika to z ich wysokiej częstotliwości, która mieści się w zakresie 10 ¹¹ -10 ¹³ Hz.

Wybrane niuanse

Biorąc to pod uwagę, w jakim zakresie od fal radiowych. Teraz musisz skupić się na szczegółach. Pierwszą rzeczą wartą wspomnienia jest częstotliwość. Ten wskaźnik pokazuje, ile razy na sekundę zmienia się kierunek prądu elektrycznego w grzejniku. I odpowiednio, liczba zmian w pewnym punkcie w przestrzeni o wielkości pola elektromagnetycznego. Zmienia się w hercach (Hz).

Jakie jest praktyczne wykorzystanie częstotliwości?

Jeśli jest 1 herc, to mówi, że fala wykonuje jedną oscylację na sekundę. A co, na przykład, dzieje się z częstotliwością 1 megaherca? Tak, milion wibracji w ciągu jednej sekundy! Jakie jest praktyczne zastosowanie tej wiedzy? Wiemy, że fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła. Z tego powodu możliwe jest obliczenie, jaka odległość między pewnymi punktami przestrzeni powinna być, aby pole magnetyczne (elektryczne) znajdowało się w tej samej fazie. Nazywa się to długością fali. Ta wartość jest obliczana zgodnie z następującym wzorem: 299,79 / Częstotliwość promieniowania elektromagnetycznego w MHz. Nawet bez wykonywania obliczeń z tego wzoru widzimy, że przy częstotliwości 1 MHz długość fali będzie wynosić około 300 m. W tym przypadku obserwuje się diametralnie przeciwną tendencję. Im większa częstotliwość, tym krótsza i odwrotnie.

Komunikacja

Częstotliwość wpływa bezpośrednio na to, jaki zasięg fal radiowych może odbierać antena danego urządzenia. Promieniowanie elektromagnetyczne może swobodnie przechodzić przez przestrzeń kosmiczną lub powietrze. Ale kiedy spotyka metalowy drut, antenę lub inne podobne ciało, przekazuje przekazaną energię. Powoduje to przemienny prąd elektryczny. Należy zauważyć, że nie cała energia jest pochłaniana. Jego część odbija się od powierzchni i wraca lub rozprasza w przestrzeni. Dzięki tej zasadzie budowany jest radar.

Jak mogą ominąć przeszkody?

Jest to bardzo interesująca właściwość, którą posiadają fale radiowe. Zakres fal odgrywa tu ważną rolę. Kiedy promieniowanie się rozprzestrzenia, z czasem napotyka na pewną przeszkodę. Fala może obejść to. Ale tylko w tych przypadkach, gdy obiekt ma mniejszy rozmiar niż długość fali (w najgorszym są one porównywalne). Rozważ przykład samolotu. Aby go wykryć, fala radiowa lokalizatora nie może przekraczać wymiaru geometrycznego latającego urządzenia (to znaczy, być mniejsza niż 10 metrów). Jeśli ciało przekracza to, może odbijać falę. Ale nie fakt. Tutaj możesz przywołać projekt "Stealth" (niewidoczny).