Радиоволны и распространение радиоволн

Расширенное применение радиоволн

Именно благодаря изучению этого явления, мы можем отправлять информацию на расстояния. Радиоволны формируются при прохождении по проводнику высокочастотного электрического тока. Заслугу изобретения радио многие учёные приписывают себе. И почти в каждой стране есть такой гений, кому мы обязаны этим уникальным изобретением. В нашей стране считают, что одним из изобретателей был Александр Степанович Попов.

Изобретение радио началось с устройства радиокондуктора Эдварда Бранли в 1890 году. Этот французский учёный создал свой прибор на основе идеи Генриха Герца, которая заключалась в том, что когда электромагнитная волна попадает на радиоустройство, возникает искра. Прибор Бранли использовали для приёма сигнала. Первым опробовал этот прибор на 40 метров англичанин Оливер Лодж в 1894 году. Александр Попов усовершенствовал приёмник Лоджа. Произошло это в 1895 году.

Примеры

Примеры выделенных радиодиапазонов

Название	Полоса частот	Длины волн	Энергия фотона, эВ, E=hν{\displaystyle E=h\nu }
Диапазон средних волн (MW)	530—1610 кГц	565,65—186,21 м	2,19—6,66 нэВ
Диапазон коротких волн	5,9—26,1 МГц	50,8—11,49 м	24,4—107,9 нэВ
Гражданский диапазон	26,965—27,405 МГц	11,118—10,940 м	111,5—113,3 нэВ
Телевизионные каналы: с 1 по 5	48—100 МГц	6,25—3,00 м	198,5—413,6 нэВ
Кабельное телевидение	100—174 МГц
Телевизионные каналы: с 6 по 12	174—230 МГц	1,72—1,30 м	719,6—951,2 нэВ
Кабельное телевидение	230—855 МГц
Телевизионные каналы: с 21 по 39	470—622 МГц	6,38—4,82 дм	1,94—2,57 мкэВ
Диапазон ультракоротких волн (UKW)	62—108 МГц (кроме 76—90 МГц в Японии)	1 м	256,42—446,65 нэВ (кроме 314,31—372,21 нэВ)
ISM-диапазон	2—4 ГГц	15—7,5 см
Диапазоны военных частот	29.50—31.75 МГц
Диапазоны частот гражданской авиации	108—136 МГц
Морские и речные диапазоны

Диапазоны радиочастот в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

Название	Полоса частот	Описание
«11-метровый», Си-Би, Citizens’ Band — гражданский диапазон	27 МГц	С разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт
«70 см», LPD, Low Power Device — маломощные устройства	433 МГц	Выделено 69 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью не более 0,01 Вт
PMR, Personal Mobile Radio — персональные рации	446 МГц	Выделено 8 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью не более 0,5 Вт

Некоторые диапазоны гражданской авиации

Полоса частот	Описание
2182 кГц	Аварийная частота, используется только для передачи сигналов SOS (MAYDAY)
74,8—75,2 МГц	Маркерные радиомаяки
108—117,975 МГц	Радиосистемы навигации и посадки.
118—135,975 МГц	УКВ-радиосвязь (командная связь).
121,5 МГц	Аварийная частота, используется только для передачи сигналов SOS (MAYDAY)
328,6—335,4 МГц	Радиосистемы посадки (глиссадный канал)
960—1215 МГц	Радионавигационные системы

Некоторые

Полоса частот	Длины волн	Описание
3—30 МГц	HF, 100—10 м	Радары береговой охраны, «загоризонтные» РЛС
50—330 МГц	VHF, 6—0,9 м	Обнаружение на больших дальностях, исследования земли
1—2 ГГц	L, 30—15 см	Наблюдение и контроль за воздушным движением
2—4 ГГц	S, 15—7,5 см	Управление воздушным движением, метеорология, морские радары
12—18 ГГц	Ku, 2,5—1,67 см	Картографирование высокого разрешения, спутниковая альтиметрия
27—40 ГГц	Ka, 1,11—0,75 см	Картографирование, управление воздушным движением на коротких дистанциях, специальные радары, управляющие дорожными фотокамерами

Приёмники инфразвука. (Часть третья)

Опубликовано: 05.12.2018

     Объёмно-наскальные инфразвуковые информационные приёмники. Объёмно наскальные приёмники в отличие от объёмно камертонных приёмников, обычно строятся на поверхности земли. Они не имеют дромоса(подземной антенны). Роль антенны выполняет неоднородность среды распространения инфразвука разлом, хребет, гора, река. Направление неоднородности должно располагаться под углом 20-60° к источнику инфразвука. То есть построить такой приёмник возможно только в местах, где инфразвуковые волны от источника сигнала как-то концентрируются. Примером псевдокупольных приёмников на геологическом разломе являются тумулусы этрусков вблизи г.Червети в Италии. Здесь множество приёмников вытянулось линией в направлении геологического разлома. Основной задачей для постройки объёмно Читать дальше …

От инфракрасных до гамма-лучей

Частоты инфракрасных излучений немного ниже, чем у видимого света. Длины их волн меняются от 1 миллиметра до 750 нанометров. (Нанометр, или нм, — это одна миллионная доля миллиметра.) Все нагретые объекты испускают тепловое инфракрасное излучение, ощущаемое нами как тепло. Видимый свет — эта та малая часть электромагнитного спектра, которую воспринимает глаз. Видимый спектр простирается от красного цвета (770 нм) до фиолетового (400 нм])

Электроны в атоме находятся на разных энергетических уровня, или орбитах. На нижнем уровне — стационарном — электрон имеет наименьшую энергию. Дополнительная энергия заставляет электрон перейти скачком со стационарного уровня (1) на возбужденный (2). При этом атом поглощает электромагнитное излучение с энергией, соответствующей разности разности энергии между этими уровнями. Атом излучает электромагнитные волны, если электрон переходит с более высокого уровня на более низкий.

Энергия, переносимая электромагнитными волнами, растет с уменьшением длинны волны. Невидимые ультрафиолетовые лучи обладают меньшей длиной волны (100-400 нм), чем видимый свет, но несут большие потери энергии и поэтому могут вызвать ожоги.

У рентгеновских лучей длина волны еще меньше. Обычно они меньше диаметра атома (0,1 нм). Они несут столько энергии, что проникают сквозь мягкие ткани и кости.

Советский фильм о рентгеновских лучах 1966 года

В медицинских рентгеновских аппаратах для получения рентгеновских лучей применяются рентгеновские трубки. Нагретая нить испускает электроны, которые разгоняются электрическими полями и попадают на металлическую мишень. При ударе об нее из атомов металла выбиваются электроны. На освободившиеся места падают другие электроны, которые испускают энергию в виде рентгеновских лучей.

Для человека существуют строгие нормы пребывания в зоне рентгеновских лучей в ходе медицинских исследований. Про допустимые дозы облучения и насколько вреден рентген для человека можно прочитать в нашей отдельной публикации. Гамма-лучи обладают огромной энергией и проникающей способностью. Проходя через клетки живых организмов, они повреждают их. Гамма-лучи можно использовать для получения изображений трещин, находящихся глубоко в толще металла.

Устройства для обработки инфразвуковых волн.

Опубликовано: 11.03.2019

Пришло время рассказать об устройствах, используемых в инфразвуковой энергетике. В классификации приёмников (рис.65) они выделены в отдельную группу. Не думайте, если они названы «приёмники», то они только принимают энергию. Любой приёмник не только принимает энергию, но и переизлучает её. Например, радиоприёмник принимает электромагнитную энергию, а излучает звуковую. Звуковые макросхемы. Пирамида является усилительным элементом входящем в состав устройства, а при наличие внутренней положительной обратной связи(ПОС), она может быть генератором октавных энергий. Пирамида использует инфразвуковую(вибрационную, RE октавную энергию) потока, обычно реки(РЕ КАтящая) или ветра(ВЕрхний Ты Ре), она же является и блоком питания Читать дальше …

Видео

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Частота вращения» в других словарях:

частота вращения ВК — частота вращения ветроколеса Угол, проходимый лопастью ВК за единицу времени, измеренный в оборотах в единицу времени или в радианах. Тематики ветроэнергетика Синонимы частота вращения ветроколеса EN rotation speed … Справочник технического переводчика

частота вращения — частота вращения … Справочник технического переводчика

частота вращения — sukimosi dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. rotating speed; rotation frequency; rotational speed vok. Drehgeschwindigkeit, f; Rotationsgeschwindigkeit, f rus. скорость вращения, f; частота вращения, f pranc. fréquence de… … Automatikos terminų žodynas

частота вращения — sūkių dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kūno sukimosi apie tam tikrą ašį dažnis, išreiškiamas sūkių skaičiumi per vienetinį laiko tarpą. atitikmenys: angl. rotating frequency; rotating speed; rotation frequency;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Частота вращения w — 69. Частота вращения w Угловая скорость вращения поворотной части крана в установившемся режиме движения. Определяется при наибольшем вылете с рабочим грузом при установке крана на горизонтальной площадке и скорости ветра не более 3 м/с на высоте … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

частота вращения — sukimosi dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rotation frequency vok. Rotationsfrequenz, f; Umlauffrequenz, f rus. частота вращения, f pranc. fréquence de rotation, f … Fizikos terminų žodynas

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ — величина, равная отношению числа оборотов, совершённых телом, ко времени вращения. Обозначается обычно п. Единица Ч. в. (в СИ) с 1. Внесистемные единицы об/мин и об/с … Большой энциклопедический политехнический словарь

частота вращения — rotation frequency Число оборотов вращающегося звена в единицу времени. Шифр IFToMM: Раздел: СТРУКТУРА МЕХАНИЗМОВ … Теория механизмов и машин

частота вращения ротора (вала) ГТД в режиме сопровождения — частота вращения режима сопровождения Частота вращения ротора ГТД при запуске в момент отключения пускового устройства. Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы частота вращения режима сопровождения … Справочник технического переводчика

Телевидение

Применение радиоволн в телевидении имеет тот же принцип. Телевышки усиливают и передают сигнал в телевизоры, и они уже преобразуют их в изображение. Применение радиоволн в сотовой связи выглядит так же. Только требуется более плотная сеть ретросерсорных вышек. Эти вышки являются базовыми станциями, которые передают сигнал и принимают его от абонента.

Сейчас распространена технология Wi-Fi, которая была разработана в 1991 году. Ее работа стала возможной после изучения свойств радиоволн и применение их значительно расширилось.

Именно радиолокация даёт представление о том, что происходит на земле, в небе и в море, и в космосе. Принцип работы прост — радиоволна, передаваемая антенной, отражается от препятствия и возвращается назад сигналом. Компьютер обрабатывает его и выдаёт данные о размере объекта, скорости передвижения и направлении.

Радары с 1950 г. применяются также на дорогах, для контроля скорости автомобилей. Это было обусловлено растущим количеством автомобилей на дорогах и необходимым контролем над ними. Радар — это устройство для дистанционного определения скорости движущегося автомобиля. Полицейские оценили удобство использования этого устройства и через несколько лет радары были на всех дорогах мира. С каждым годом эти приборы видоизменялись, совершенствовались и на сегодняшний день их есть огромное количество видов. Делятся они на две группы: лазерные и «доплеровские».

Скорость — распространение — радиоволна

Были произведены также весьма точные измерения скорости распространения радиоволн. При этом были использованы радиогеодезические измерения, т.е. определение расстояния между двумя пунктами с помощью радиосигналов параллельно с точными триангуляционными измерениями. Лучшая полученная таким методом величина, приведенная к вакууму, с 299792 2 4 км / с. Наконец, скорость радиоволн была определена по методу стоячих волн, образованных в цилиндрическом резонаторе. Теория позволяет связать данные о размерах резонатора и резонансной частоте его со скоростью волн.
 

Этот принцип основан на прямолинейности и постоянстве скорости распространения радиоволн.
 

Если расстояние D точно известно, измерение скорости распространения радиоволн можно осуществить методом изменения частоты так же, как и в случае акустического интерферометра.
 

Схема работы радиоинтерферометра Мандельштама-Папалекси.

Подобного рода методы применяются в радиофизике для измерения скорости распространения радиоволн или ( если эта скорость известна) для измерения расстояний.
 

Подобного рода методы применяются в радиофизике для измерения скорости распространения радиоволн или ( если эта скорость известна) для измерения расстояний. Прибор, позволяющий производить такие измерения, называется радиоинтерферометром. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси; ими же прибор был построен. После того как мы познакомились с акустическим интерферометром, легко понять принцип работы радиоинтерферометра.
 

Есть и другие источники погрешности ( например, непостоянство скорости распространения радиоволн при изменении метеорологических условий в атмосфере), но их роль намного меньше, чем роль той ошибки, с которой мы измерили смещение по экрану.
 

Измерение угловых координат ( пеленгация) целей основано на прямолинейности траектории и постоянстве скорости распространения радиоволн. Радиотехническое устройство позволяет установить направление прихода радиоволны в точку приема; основываясь на указанных свойствах радиоволн, можно считать, что на этом же направлении находится источник радиосигналов.
 

Зависимость коэффициента затухания.

Диэлектрическая проницаемость ионизированного газа меньше единицы и зависит от частоты колебаний, поэтому и скорость распространения радиоволн в ионизированном газе зависит от рабочей частоты. Среды, в которых скорость распространения радиоволн зависит от частоты, называются диспергирующими. В диспергирующих средах различают фазовую и групповую скорости распространения радиоволн ( см. разд. Быстрота перемещения поверхности равных фаз называется фазовой скоростью.
 

А, местонахождение которой известно, и точкой Б, местонахождение которой желают определить; v — скорость распространения радиоволн между точками А и Б; Т — Т0 — время, за которое эти волны проходят заданное расстояние.
 

При определенных метеорологических условиях в слоях воздуха, лежащих на небольшой высоте над поверхностью Земли, вследствие значительного изменения скорости распространения радиоволн с высотой ( см. Преломление радиоволн в тропосфере) кривизна пути волн становится больше, чем кривизна поверхности Земли.
 

Определить время запаздывания сигналов кругосветного эхо Л считая, что радиоволна проходит вокруг земного шара на высоте Я 100 км и скорость распространения радиоволн равна скорости света.
 

Относительное распределение концентрации электронов в атмосфере.

Наличие свободных электронов в ионосфере увеличивает ее электропроводность но уменьшает диэлектрическую проницаемость, что, в свою очередь, вызывает изменение скорости распространения радиоволн.
 

Длина волны — пространственный период волнового процесса

Волна — колебательный процесс, развивающийся (распространяющийся) в пространстве и во времени, в связи с этим изменяющаяся в волновом процессе физическая величина является функцией пространственных координат и времени (то есть особого вида пространственно-временной функцией). Волновой процесс в частности может быть периодическим (например, гармоническим). По аналогии с «временны́м» периодом T{\displaystyle T} (интервалом времени, за который периодический колебательный процесс повторяется) длину волны λ{\displaystyle \lambda } можно рассматривать как пространственный период волнового процесса. Следует заметить, что «временно́й» круговой частоте ω=2πf=2πT{\displaystyle \omega =2\pi f=2\pi /T} [радиан/с], показывающей, на сколько радиан изменится фаза колебания за 1 с, соответствует «пространственная круговая частота» k=2πλ{\displaystyle k=2\pi /\lambda } [радиан/м], называемая волновым числом и показывающая, на сколько радиан отличаются фазы колебательного процесса в двух точках в пространстве, расположенных вдоль направления распространения волны на расстоянии 1 м друг от друга. При этом очевидно, что фазы колебательного процесса в двух таких точках, расположенных друг от друга на расстоянии в λ{\displaystyle \lambda }, отличаются ровно на 2π{\displaystyle 2\pi }.

Примеры

Примеры выделенных радиодиапазонов

Название	Полоса частот	Длины волн	Энергия фотона, эВ, E=hν{\displaystyle E=h\nu }
Диапазон средних волн (MW)	530—1610 кГц	565,65—186,21 м	2,19—6,66 нэВ
Диапазон коротких волн	5,9—26,1 МГц	50,8—11,49 м	24,4—107,9 нэВ
Гражданский диапазон	26,965—27,405 МГц	11,118—10,940 м	111,5—113,3 нэВ
Телевизионные каналы: с 1 по 5	48—100 МГц	6,25—3,00 м	198,5—413,6 нэВ
Кабельное телевидение	100—174 МГц
Телевизионные каналы: с 6 по 12	174—230 МГц	1,72—1,30 м	719,6—951,2 нэВ
Кабельное телевидение	230—470 МГц
Телевизионные каналы: с 21 по 39	470—622 МГц	6,38—4,82 дм	1,94—2,57 мкэВ
Диапазон ультракоротких волн (UKW)	62—108 МГц (кроме 76—90 МГц в Японии)	1 м	256,42—446,65 нэВ (кроме 314,31—372,21 нэВ)
ISM-диапазон	2—4 ГГц	15—7,5 см
Диапазоны военных частот	29.50—31.75 МГц
Диапазоны частот гражданской авиации	108—136 МГц
Морские и речные диапазоны

Диапазоны радиочастот в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

Название	Полоса частот	Описание
«11-метровый», Си-Би, Citizens’ Band — гражданский диапазон	27 МГц	С разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт
«70 см», LPD, Low Power Device — маломощные устройства	433 МГц	Выделено 69 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью не более 0,01 Вт
PMR, Personal Mobile Radio — персональные рации	446 МГц	Выделено 8 каналов для носимых радиостанций с выходной мощностью не более 0,5 Вт

Некоторые диапазоны гражданской авиации

Полоса частот	Описание
2182 кГц	Аварийная частота, используется только для передачи сигналов SOS (MAYDAY)
74,8—75,2 МГц	Маркерные радиомаяки
108—117,975 МГц	Радиосистемы навигации и посадки.
118—135,975 МГц	УКВ-радиосвязь (командная связь).
121,5 МГц	Аварийная частота, используется только для передачи сигналов SOS (MAYDAY)
328,6—335,4 МГц	Радиосистемы посадки (глиссадный канал)
960—1215 МГц	Радионавигационные системы

Некоторые

Полоса частот	Длины волн	Описание
3—30 МГц	HF, 100—10 м	Радары береговой охраны, «загоризонтные» РЛС
50—330 МГц	VHF, 6—0,9 м	Обнаружение на больших дальностях, исследования земли
1—2 ГГц	L, 30—15 см	Наблюдение и контроль за воздушным движением
2—4 ГГц	S, 15—7,5 см	Управление воздушным движением, метеорология, морские радары
12—18 ГГц	Ku, 2,5—1,67 см	Картографирование высокого разрешения, спутниковая альтиметрия
27—40 ГГц	Ka, 1,11—0,75 см	Картографирование, управление воздушным движением на коротких дистанциях, специальные радары, управляющие дорожными фотокамерами

Почему ЭМИ?

Теперь давайте вернемся к вопросу о том, почему системы на основе ЭМИ настолько распространены по сравнению с другими формами беспроводной связи. Другими словами, почему «беспроводная» почти всегда означает радиочастотная, когда и другие различные явления могут передавать информацию без помощи проводов. Есть несколько причин.

Гибкость

ЭМИ является естественным расширением электрических сигналов, используемых в проводных схемах. Изменяющиеся во времени напряжения и токи генерируют ЭМИ, хотите ли вы этого или нет, и, кроме того, ЭМИ является точным представлением переменных компонентов исходного сигнала.

Каждая часть этой сложной формы QPSK сигнала передает два бита цифровой информации

Рассмотрим экстремальный (и совершенно непрактичный) контрпример: систему беспроводной связи на основе тепла. Представьте, что в комнате есть два отдельных устройства. Передающее устройство нагревает помещение до определенной температуры на основе сообщения, которое оно хочет отправить, а приемное устройство измеряет и интерпретирует температуру окружающей среды. Эта система будет медлительной и неудобной, потому что температура в помещении не может точно следовать изменениям сложного электрического сигнала. ЭМИ, с другой стороны, очень быстро реагирует. Передаваемые радиосигналы могут точно воспроизводить даже сложные высокочастотные сигналы, используемые в современных беспроводных системах.

Скорость

В системах со связью по переменному току скорость передачи данных зависит от того, насколько быстро может изменяться сигнал. Другими словами, чтобы передавать информацию, сигнал должен что-то делать (например, увеличивать и уменьшать амплитуду). Оказывается, что ЭМИ является практическим средством связи даже на очень высоких частотах, что означает, что радиочастотные системы могут достичь чрезвычайно высоких скоростей передачи данных.

Расстояние

Стремление к беспроводной связи тесно связано со стремлением к связи на большие расстояния; если передатчик и приемник находятся в непосредственной близости, часто проще и экономичнее использовать провода. Хотя мощность радиосигнала уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, ЭМИ в сочетании с методами модуляции и сложной схемотехникой приемника всё еще обладает замечательной способностью передавать полезные сигналы на большие расстояния.

Интенсивность ЭМИ уменьшается экспоненциально по мере того, как излучаемая энергия распространяется во всех направлениях от источника

Не требуется прямая видимость

Единственной средой беспроводной связи, которая может конкурировать с ЭМИ, является свет; это, возможно, и не удивительно, так как свет – это очень высокочастотное ЭМИ. Но природа оптической передачи подчеркивает, возможно, решающее преимущество радиочастотной связи: для нее не требуется линия прямой видимости.

Наш мир наполнен твердыми объектами, которые блокируют свет (даже очень мощный). Мы все испытывали интенсивную яркость летнего солнца, но эта интенсивность значительно снижается простым куском тонкой ткани. Низкочастотное ЭМИ, используемое в радиочастотных системах, напротив, проходит сквозь стены, пластиковые корпуса, облака и, хотя это может показаться немного странным, сквозь каждую клетку человеческого тела. Эти радиочастотные сигналы не полностью свободны от влияния этих материалов, и в некоторых случаях может вноситься значительное затухание. Но по сравнению со светом ЭМИ (низкочастотное) проходит практически через всё.

Обзоры неба

Небо в микроволновом диапазоне 1,9 мм (WMAP)

Космический микроволновый фон, называемый также реликтовым излучением, представляет собой . Впервые оно было обнаружено А. Пензиасом и Р. Вильсоном в 1965 году (Нобелевская премия 1978 г.) Первые измерения показали, что излучение совершенно однородно по всему небу.

В 1992 году было объявлено об открытии анизотропии (неоднородности) реликтового излучения. Этот результат был получен советским спутником «Реликт-1» и подтвержден американским спутником COBE (см. ). COBE также определил, что спектр реликтового излучения очень близок к . За этот результат присуждена Нобелевская премия 2006 года.

Вариации яркости реликтового излучения по небу не превышают одной сотой доли процента, но их наличие указывает на едва заметные в распределении вещества, которые существовали на ранней стадии эволюции Вселенной и послужили зародышами галактик и их скоплений.

Однако точности данных COBE и «Реликта» было недостаточно для проверки космологических моделей, и поэтому в 2001 году был запущен новый более точный аппарат WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который к 2003 году построил детальную карту распределения интенсивности реликтового излучения по небесной сфере. На основе этих данных сейчас ведется уточнение космологических моделей и представлений об эволюции галактик.

Спектр реликтового излучения

Реликтовое излучение возникло, когда возраст Вселенной составлял около 400 тысяч лет и она вследствие расширения и остывания стала прозрачна для собственного теплового излучения. Первоначально излучение имело планковский (чернотельный) спектр с температурой около 3000 K и приходилось на ближний инфракрасный и видимый диапазоны спектра.

По мере расширения Вселенной реликтовое излучение испытывало красное смещение, что приводило к снижению его температуры. На сегодня температура реликтового излучения составляет 2,7 К и оно приходится на микроволновый и дальний инфракрасный (субмиллиметровый) диапазоны спектра. На графике показан приближенный вид планковского спектра для этой температуры. Впервые спектр реликтового излучения был измерен спутником COBE (см. ), за что в 2006 году была присуждена Нобелевская премия.

Радионебо на волне 21 см, 1420 МГц (Dickey & Lockman)

Знаменитая спектральная линия с длиной волны 21,1 см — это еще один способ наблюдения в космосе. Линия возникает благодаря так называемому сверхтонкому расщеплению основного энергетического уровня атома водорода.

Энергия невозбужденного атома водорода зависит от взаимной ориентации спинов протона и электрона. Если они параллельны, энергия чуть выше. Такие атомы могут спонтанно переходить в состояние с антипараллельными спинами, испуская квант радиоизлучения, уносящий крохотный избыток энергии. С отдельным атомом такое случается в среднем раз в 11 млн лет. Но огромное распространение водорода во Вселенной делает возможным наблюдение газовых облаков на этой частоте.

Это самый длинноволновый из всех обзоров неба. Он был выполнен на волне, на которой в Галактике наблюдается значительное число источников. Кроме того, выбор длины волны определялся техническими причинами. Для построения обзора использовался один из крупнейших в мире полноповоротных радиотелескопов — 100-метровый боннский радиотелескоп.

Свойства волн

Волны характеризуются по их свойствам. Амплитуда представляет половину дистанции от гребня к впадине. Также можно заметить длину волны – пространственный период (от гребня к гребню), обозначающийся буквой λ.

Частота – количество пройденных циклов за определенный временной промежуток. В виде формулы:

Красная волна наделена низкочастотным синусом, поэтому наблюдается мало повторений циклов. А вот у фиолетовой высокая частота. Заметьте, что время растет по горизонтали

f = 1/T (T – период колебаний).

Частота и длина волны также могут быть связаны друг с другом по отношению к «скорости» волны. Получаем:

v = fλ (v – скорость волны или фазовая скорость, с которой фаза волны распространяется в пространстве).

Есть также групповая скорость волны – показатель, с которым общая форма волновых амплитуд (модуляция или огибающая волны) распространяется в пространстве.

Перед вами волна с групповой (положительная) и фазовой (отрицательная) скоростями, движущихся в разных направлениях

Введение
Закон Гука	Закон Гука Эластичная потенциальная энергия
Периодическое движение	Период и частота Период массы пружины Простое гармоническое движение Простое гармоничное движение и равномерное круговое движение Простой маятник Физический маятник Энергия в простом гармоническом осцилляторе Синусоидальная природа простого гармонического движения
Демпфированные и управляемые колебания
Волны	Волны Поперечные волны Продольные волны Волны воды Длина волны, частота в соотношении от скорости Транспортировка энергии
Поведение и взаимодействие волн	Отражение и передача Суперпозиция и помехи Стоячие волны и резонанс Гармонические волновые функции Преломление Дифракция Математическое представление движущейся волны Энергия, интенсивность, частота и амплитуда
Волны на струнах	Скорость волны в струне Отражение

Земное применение

Микроволновая печь

Главное преимущество микроволновой печи — прогрев со временем продуктов по всему объему, а не только с поверхности.

Микроволновое излучение, имея большую длину волны, глубже инфракрасного проникает под поверхность продуктов. Внутри продуктов электромагнитные колебания возбуждают вращательные уровни молекул воды, движение которых в основном и вызывает нагрев пищи. Таким образом происходит микроволновая (СВЧ) сушка продуктов, размораживание, приготовление и разогрев. Также переменные электрические токи возбуждают токи высокой частоты. Эти токи могут возникать в веществах, где присутствуют подвижные заряженные частицы.

А вот острые и тонкие металлические предметы в микроволновую печь помещать нельзя (это особенно касается посуды с напыленными металлическими украшениями под серебро и золото). Даже тонкое колечко позолоты по краю тарелки может вызвать мощный электрический разряд, который повредит устройство, создающее электромагнитную волну в печи (магнетрон, клистрон).

Сотовый телефон

Принцип действия сотовой телефонии основан на использовании радиоканала (в микроволновом диапазоне) для связи между абонентом и одной из базовых станций. Между базовыми станциями информация передается, как правило, по цифровым кабельным сетям.

Радиус действия базовой станции — размер соты — от нескольких десятков до нескольких тысяч метров. Он зависит от ландшафта и от мощности сигнала, которую подбирают так, чтобы в одной соте было не слишком много активных абонентов.

В стандарте GSM одна базовая станция может обеспечивать не более 8 телефонных разговоров одновременно. На массовых мероприятиях и при стихийных бедствиях количество звонящих абонентов резко увеличивается, это перегружает базовые станции и приводит к перебоям с сотовой связью. На такие случаи у сотовых операторов есть мобильные базовые станции, которые могут быть оперативно доставлены в район большого скопления народа.

Много споров вызывает вопрос о возможном вреде микроволнового излучения сотовых телефонов. Во время разговора передатчик находится в непосредственной близости от головы человека. Многократно проводившиеся исследования пока не смогли достоверно зарегистрировать негативного воздействия радиоизлучения сотовых телефонов на здоровье. Хотя полностью исключить воздействие слабого микроволнового излучения на ткани организма нельзя, оснований для серьезного беспокойства нет.

Телевизор

Передача телевизионного изображения ведется на метровых и дециметровых волнах. Каждый кадр разбивается на строки, вдоль которых определенным образом меняется яркость.

Передатчик телевизионной станции постоянно выдает в эфир радиосигнал строго фиксированной частоты, она называется несущей частотой. Под нее подстраивается приемный контур телевизора — в нем на нужной частоте возникает резонанс, позволяющий уловить слабые электромагнитные колебания. Информация об изображении передается амплитудой колебаний: большая амплитуда — высокая яркость, низкая амплитуда — темный участок изображения. Этот принцип называется амплитудной модуляцией. Аналогичным образом передается звук радиостанциями (кроме FM-станций).

С переходом к цифровому телевидению правила кодирования изображения меняются, но сам принцип несущей частоты и ее модуляции сохраняется.

Спутниковая тарелка

Параболическая антенна для приема сигнала с геостационарного спутника в микроволновом и УКВ-диапазонах. Принцип действия такой же, как у , но тарелку не требуется делать подвижной. В момент монтажа ее направляют на спутник, который всегда остается на одном месте относительно земных сооружений.

Это достигается за счет вывода спутника на геостационарную орбиту высотой около 36 тыс. км над экватором Земли. Период обращения по этой орбите в точности равен периоду вращения Земли вокруг своей оси относительно звезд — 23 часа 56 минут 4 секунды. Размер тарелки зависит от мощности спутникового передатчика и его диаграммы направленности. У каждого спутника есть основной район обслуживания, где его сигналы принимаются тарелкой диаметром 50–100 см, и периферийная зона, где сигнал быстро слабеет и для его приема может потребоваться антенна до 2–3 м.