Шкала электромагнитных волн

Шкала электромагнитных волн Условия излучения и поглощения волн И сточником электромагнитных волн в действительности может быть любой электричес кий колебательный контур или проводник , по которому течет переменный электрический ток , так как для возбуждения электромагнитных в олн необходимо создать в пространстве перемен но е электрическое поле (ток смещения ) или соответственно переменное магнитное пол е . Однако излучающая способность источника оп ределяется его формой , размерами и частотой колебаний . Чтобы излучение играло заметную роль , необходимо увеличить объем пространства, в котором переменное электромагнитное поле создается Поэтому для получения электром агнитных волн непригодны закрытые колебательные контуры , так как в них электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора , а магнитное - внутри катушки индукти в ности. Герц в своих опытах , уменьшая число витков катушки и площадь пластин конденсат ора , а также раздвигая их (рис .2 а,б ), сов ершил переход от закрытого колебательного кон тура к открытому колебательному контуру (вибр атору Герца ), представляющему собой два с тержня , разделенных искровым промежутком (рис . 2, в ). Если в закрытом колебательном контуре переменное электрическое тюле сосредоточено вн утри конденсатора (рис . 2, с ), то в открытом оно заполняет окружающее контур пространство (рис .2,а ), что существенн о повышает интенсивность электромагнитного излучения . Колеб ания в такой системе поддерживаются за сч ет источника э . д . с , подключенного к о бкладкам конденсатора , а искровой промежуток применяется для того , чтобы увеличить разност ь потенциалов , до которой п ервоначал ьно заряжаются обкладки. Для возбуждения электромагнитных волн виб ратор Герца 8 подключался к индуктору И (ри с . 3). Когда напряжение на искровом промежутке достигало пробивного значении , возникала искра , закорачивающая обе половины вибратора , и в нем возникали свободные затухающие ко лебания . При исчезновении искры контур размык ался и колебания прекращались . Затем индуктор снова заряжал конденсатор , возникала искра и в контуре опять наблюдались колебания и т . д . Для регистрации электромагнитных вол н Герц пользовался вторым вибр атором , называемым резонатором Р , имеющим таку ю же частоту собственных колебаний , что и излучающий вибратор , т . е . настроенным в резонанс с вибратором Когда электромагнитные волны достигали резонатора , то в его за зоре проскаки в ала электрическая искра . С помощью описанного вибратора Герц д остиг частот порядка 100 МГц и получил волны , длина я 7l которых составляла примерно 3 м . П . Н . Лебедев , применяя миниатюрный вибрат ор из тонких платиновых стерженьков , получил миллиметровые элек тромагнитные волны с я 7l =6-4мм. Электромагнитные волны , электромагнитное поле , распространяющееся в пространстве с конечно й скоростью , зависящей от свойств среды . В вакууме скорость распространения электромагнитн ой волны cя 7 ~ 300 000 км /c (скорость света ). В однородных изотропных средах направления нап ряжённостей электрических (Е ) и магнитных (Н ) полей электромагнитных волн перпендикулярны др уг другу и направлению распространения волны , т . е . электромагнитные волны являются поп еречной . В каждой точке про с транст ва колебания Е и Н происходят в одной фазе . С увеличением расстояния R от источн ика Е и Н убывают как 1/R; такое медленно е убывание полей осуществить посредством элек тромагнитных волн связь на больших расстояния х (радиосвязь , оптич . связь ). Радиовол ны -- это электромагнитные волн ы , служащие для передачи сигналов (информации ) на расстояние без проводов . Радиоволны с оздаются высокочастотными токами , текущими в антенне. В радиоволнах переменные электрическое и магнитное поля тесно взаимосвязаны , образуя электромагнитное поле. Радиоволны различной длины распространяются по разному. Для того , чтобы понять это , рассмотрим рис . 1, где показан земной шар и переда ющая антенна в увеличенном виде . На высоте от 40 до 500 км над Землей находится ионо сфера . Она сос тоит из очень разреженны х воздушных частиц , которые над действием солнечной радиации ионизированы . Степень этой ионизации зависит от многих факторов : , лето , зима и т . д ., которые влия ют на прохождение радиоволн . Например , днем концентрация ионо в больше и в ионосфере формируется несколько слоев , а но чью концентрация уменьшается , и эти слои в ыражены слабее . Главное свойство ионосферы - эт о возможность , благодаря наличию заряженных ч астиц , отражать радиоволны определенной длины волны. Длинные волны сильно поглощаются ио носферой и поэтому основное значение имеют приземные волны , которые распространяются , огиб ая землю . Поскольку они распространяются в низких и плотных слоях атмосферы , их ин тенсивность уменьшается сравнительно быстро по мере удаления о т передатчика . Поэ тому длинноволновые передатчики должны иметь большую мощность. Средние волны днем сильно поглощаются ионосферным слоем D и район действия определ яется только приземной волной . Вечером однако они хорошо отражаются ионосферой и район действи я определяется отраженной волной (рис :. 1). Поэтому средневолновые передатчики при нимаются вечером лучше и дальше , чем днем. Короткие волны распространяются исключительн о посредством отражения ионосферой , поэтому о коло передатчика существует т . н . зона мол чания (рис . 1). Короткие волны могут расп ространяться на большие расстояния при малой мощности передатчика . Например , в подходящее время суток с помощью любительского коро тковолнового передатчика мощностью 50 Вт по тел еграфному коду можно установить прочн у ю связь меж Болгарией и Австралией . Добавим еще , что днем лучшее прохождение имеют "наиболее короткие " короткие волны (на пр . 21 и 28 Гц ), а ночью лучше распространяются "более длинные " короткие волны (напр . 3,5 и 7 МГц ). По этой причине любительское КВ п е р едатчики , как правило , работают на нескольких диапазонах , т . е . в зависимос ти от обстоятельств могут работать на раз личных частотах , определяемых международной конве нцией для радиолюбительской деятельности. Ультракороткие волны распространяются только по п рямой (как свет ) и , как пра вило , не отражаются ионосферой . Поэтому переда ющие антенны для УКВ монтируются на специ альных башнях , построенных на соответствующих высотах . На УКВ диапазоне работают телевидени е , радиотелефоны , пункты скорой помощи , машины так с и и пр ., имеющие район действия 10+50 км. Рис .3