Rozsah rádiových vln a jejich šíření

Rádiové vlny jsou typ elektromagnetické vlny. Jejich existence v roce 1864 předpovídal britský matematik, mechanik a fyzik James Clerk Maxwell. Jeho slova byla pravdivá a zcela v souladu s realitou. Jaký je rozsah rádiových vln?

Co navrhl Maxwell?

Shrnul dostupné výsledky výzkumu, které byly provedeny před ním a ovlivnily pole magnetických a elektrických polí, vědec přišel s myšlenkou, že proměnné jsou vzájemně vytvářeny polí. Jak to je? Magnetické pole mohou vytvářet elektrické a naopak. Zpočátku je něco vytvořeno externím zdrojem a pak způsobuje vzhled svého partnera. Potom se zdá, že se odtrhnou od existujícího původního zdroje a mohou se dále šířit v prostoru. Zatímco ve formě elektromagnetických vln. Ale nemohl experimentálně potvrdit svou teorii.

Experimenty Hertz

Poprvé byly teoretické pozice prokázány v roce 1887. Udělal to německý fyzik Heinrich Rudolf Hertz. Co je zajímavé, když přijal tento experiment, s Maxwellem nesouhlasil, ale naopak věřil, že se vědce mýlil. Ve skutečnosti neexistují elektromagnetické vlny. Ale jak se to ujistit? Podle Maxwellovy teorie jsou kmity elektrických částic zdrojem vln. Pro tento účel byl použit jednoduchý obvod. Obsahovala induktor a kondenzátor. Radiátor elektromagnetických vln by měl být elektrický výboj, ke kterému došlo mezi dvěma mosaznými kuličkami namontovanými na koncích kovových tyčí. V pilotním závodě hráli úlohu kondenzátoru, takže byly odděleny malou mezerou. Přestože tyče byly spojeny indukčností. Samotné kuličky byly přímo použity k akumulaci elektrických nábojů.

A jak se jeho experimenty odehrály?

Je velmi důležité vědět, jak se šíří rozhlasové vlny různých rozsahů. Několik metrů od prvního okruhu bylo druhé. V žádném případě nebyly propojeny. Druhým okruhem byl otevřený drátěný kroužek s mosaznými kuličkami na konci a jiskřivou mezerou. Stejně jako v prvním. Jedná se o konstrukci nejjednoduššího rezonátoru. Toto zařízení umožňuje zachytit elektromagnetické vlny. V určitých okamžicích mezi kuličkami primárního okruhu jiskry sklouzly. Vědec odůvodnil takto: pokud nejsou vlny, neměly by se objevit v rezonátoru. Během experimentu však bylo zjištěno, že se mezi kuličkami druhého okruhu objevil proud. Takže existují elektromagnetické vlny. Energii lze přenášet bez vodičů. Hertz uskutečnil řadu experimentů, které nakonec potvrdily teorii, kterou předkládá Maxwell. Také zjistil, že rychlost jejich šíření ve světle se rovná světlu (fotonům). Navíc bylo zjištěno, že se vyznačují stejným chováním a jejich poslušností vůči zákonům lomu a reflexe. Ale nevěděl, jak tyto znalosti aplikovat v praxi. A věřil, že objevil zbytečný jev.

Jak těžce byl Hertz

Následně byla z elektromagnetických kmitů identifikována řada rádiových vln, která se používá k přenosu radiových signálů. Představte si moderní svět, aniž by to bylo velmi obtížné. A to není překvapující, protože nám pro nás otevřely široké možnosti. Při praktických experimentech bylo zjištěno, že šíření ve vakuu probíhá rychlostí rovnou světlu. To je jen nutné rozlišovat mezi jejich délkou (frekvence). Je třeba poznamenat, že neexistuje žádná jasná hranice. Jeden typ elektromagnetické vlny může plynout plynule do jiného. Nejjednodušší klasifikace rozlišuje gama, rentgen, infračervené záření, viditelné světlo a rádiové vlny. Zde jsou poslední a nejzajímavější. K dnešnímu dni existuje řada rozmanitých rozhlasových vlnových délek. Podle mezinárodních smluv bylo celé spektrum rozděleno do následujících skupin: decimetry, milimetry, centimetry, decimetry, metry, decimetry, hektometry, kilometry a myrimetry. Podívejme se, co všechno představuje každý specifický kmitočtový rozsah rádiových vln.

Klasifikace odrůdy

Pokud přicházíte z druhé strany, můžete vybrat ultra krátké, střední a superlehlé vlny. Kombinovaný klasifikační systém je často zvažován:

1. Milimetrové vlny. Mějte délku od milimetru do centimetru. Jejich frekvence se pohybuje od 30 do 300 GHz. To je klasifikováno jako extrémně vysoké. Vlny tohoto druhu se používají v oblasti radio astronomie, radaru a vesmírné komunikace.
2. Ultra krátké vlny. Jejich délka se pohybuje od 1 cm do 10 m. Tady zde stojí několik skupin. Pokud je tedy vlnová délka až 10 cm a frekvence je v rozmezí od 3 do 30 GHz, pak se nazývají centimetry. Používají se k přenosu dat přes vzduch v satelitních komunikačních kanálech, které poskytují sítě Wi-Fi. Pokud je vlnová délka od 10 centimetrů do 1 metru, pak mají frekvenci 300-3000 MHz. Můžete se s nimi setkat při používání rádií, mobilních telefonů, radiokomunikací, televize, radiokomunikace. Jsou nazývány decimetrové vlny. A poslední skupina: zahrnuje ty, jejichž délka se pohybuje od 1 do 10 m. Jsou nazývána metr. Zpravidla se používají pro rozhlasové vysílání, radiovou komunikaci a televizi na krátké vzdálenosti.
3. Krátké vlny Zahrnují vše, co je v rozmezí od 10 do 100 m. Jejich vědecké označení je dekametr.
4. Střední vlny. Ty se pohybují od 100 m do 1 km. Vědecké označení - hektametr.
5. Dlouhé vlny. Zaujmout interval od 1 do 10 km. Vědecké označení - kilometr.
6. Super dlouhé vlny. Patří sem vše, co je více než 10 kilometrů. Zde je třeba poznamenat přítomnost vnitřního oddělení. Takže tam jsou miriametrovye (od 10 do 100 km), hekto-kilometr (od 100 do 1000 km), megametrovye (od 1000 do 10.000 km), decimetrický (od 10.000 k 100.000 km).

Vlny z bodů 3, 4 a 5 jsou široce používány ve vysílání, stejně jako zřizování rozhlasových pořadů. I když to není limit. Zástupci bodu číslo 6 se tak používají k udržování kontaktu s ponorkami.

A zvlášť stojí za zvážení decimetrových vln

Ty jsou považovány za všechny, jejichž délka se pohybuje od 0,1 mm do 1 mm. Proč se rozdělené rádiové vlny rozdělují samostatně? Vlnová délka poskytuje řadu specifických vlastností. Za prvé je třeba uvést, že se často nazývají submilimetry. Tento typ elektromagnetického záření zaujímá frekvenční spektrum mezi infračervenými a milimetrovými pásmy. Ale má také zajímavou vlastnost. Jedná se zejména o rozsah milimetrů, centimetrů a dekimetrových rádiových vln. Kvůli svým specifickým vlastnostem se však vztahuje pouze na bezpečnostní systémy a medicínu. Takže, na rozdíl od známého rentgenového záření, dekimetrové vlny jsou pro lidské tělo bezpečné. Proto jsou používány pro skenování orgánů lidského těla. Jsou také používány na letištích, aby si ověřily zavazadla cestujících. Z hlediska fyziky je jejich správné jméno terahertzové vlny. To je způsobeno jejich vysokou frekvencí, která je v rozmezí 10 ^{11 -} 10 ¹³ Hz.

Vybrané odstíny

Zvažovalo to, jaký je rozsah od rádiových vln. Nyní se musíte zaměřit na detaily. A první věc, která stojí za zmínku, je frekvence. Tento indikátor ukazuje, kolikrát za sekundu se změní směr elektrického proudu v radiátoru. A v důsledku toho počet změn na určitém místě v prostoru velikosti elektromagnetického pole. Změní se v hertzu (Hz).

Jaké je praktické využití frekvence?

Pokud je 1 hertz, pak se říká, že vlna provádí jednu kmitání za sekundu. A co se například děje s frekvencí 1 megahertzu? Ano, milion vibrací za sekundu! Jaká je praktická aplikace těchto poznatků? Víme, že elektromagnetické vlny pohybují rychlostí světla. Kvůli tomu je možné vypočítat, jaká by měla být vzdálenost mezi určitými body prostoru, aby magnetické (elektrické) pole bylo ve stejné fázi. Říká se tomu vlnová délka. Tato hodnota je vypočtena podle následujícího vzorce: 299.79 / Frekvence elektromagnetického záření v MHz. Dokonce aniž bychom provedli výpočet z tohoto vzorce, uvidíme, že při frekvenci 1 MHz bude vlnová délka přibližně 300 m. Zde je pozorována diametrálně opačná tendence. Čím větší je frekvence, tím kratší je délka a naopak.

Komunikace

Frekvence přímo ovlivňuje rozsah rádiových vln, které mohou přijímat anténu konkrétního zařízení. Elektromagnetické záření může volně procházet prostorem nebo vzduchem. Ale jakmile se setká s kovovým drátem, anténou nebo jiným obdobným tělesem, přenáší přenášenou energii. To způsobuje střídavý elektrický proud. Je třeba poznamenat, že ne všechny energie jsou absorbovány. Část z nich se odráží od povrchu a jde zpět nebo se rozptýlí ve vesmíru. Tímto principem je vybudován radar.

Jak mohou obejít překážky?

To je velmi zajímavá vlastnost, kterou mají rádiové vlny. Rozsah vln zde hraje důležitou roli. Při šíření záření se časem setkává s určitou překážkou. Vlna může obejít. Pouze v případech, kdy je objekt menší než vlnová délka (v nejhorším případě jsou srovnatelné). Zvažte příklad letadla. Aby se detekovala, rádiová vlna lokátoru nesmí překročit geometrickou velikost létajícího zařízení (to znamená méně než 10 metrů). Pokud tělo překročí, může odrážet vlnu. Ale není to fakt. Zde si můžete vzpomenout na projekt "Stealth" (neviditelný).