Длина волны. Период и частота колебаний. Связь скорости с длиной волны и частота колебаний. Принцип радиосвязи. Модуляция. Детектирование

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск

График волны функции (например, физической величины) y, распространяющейся вдоль оси Оx, построенный в фиксированный момент времени (t = const). Длина волны λ может быть измерена как расстояние между парой соседних максимумов y (x) либо минимумов, либо как удвоенное расстояние между соседними точками, в которых y = 0.

Длина́ волны́ — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.^[1][2]

Длина́ волны́ (в линии передачи) — расстояние в линии передачи, на котором фаза электромагнитной волны вдоль направления распространения меняется на 2π^[3]

Длину волны можно также определить:

• как расстояние, измеренное в направлении распространения волны, между двумя точками в пространстве, в которых фаза колебательного процесса отличается на 2π;
• как путь, который проходит фронт волны за интервал времени, равный периоду колебательного процесса;
• как пространственный период волнового процесса.

Представим себе волны, возникающие в воде от равномерно колеблющегося поплавка, и мысленно остановим время. Тогда длина волны — это расстояние между двумя соседними гребнями волны, измеренное в радиальном направлении. Длина волны — одна из основных характеристик волны наряду с частотой, амплитудой, начальной фазой, направлением распространения и поляризацией. Для обозначения длины волны принято использовать греческую букву , размерность длины волны — метр.

Как правило, длина волны используется применительно к гармоническому или квазигармоническому (например, затухающему или узкополосному модулированному) волновому процессу в однородной, квазиоднородной или локально однородной среде. Однако формально длину волны можно определить по аналогии и для волнового процесса с негармонической, но периодической пространственно-временной зависимостью, содержащей в спектре набор гармоник. Тогда длина волны будет совпадать с длиной волны основной (наиболее низкочастотной, фундаментальной) гармоники спектра.

В случае если известны длина волны и скорость распространения колебаний, частоту вычислите следующим образом:
F=v/λ, где F - частота (Гц), v - скорость распространения колебаний в среде (м/с), λ - длина волны (м).

Если известна частота, период найти можно и в том случае, если скорость распространения колебаний неизвестна. Формула для вычисления периода по частоте выглядит следующим образом:
T=1/F, где T - период колебаний (с), F - частота (Гц).
Из сказанного выше следует, что найти частоту, зная период, можно также без информации о скорости распространения колебаний. Способ ее нахождения такой же:
F=1/T, где F - частота (Гц), T - период колебаний (с).

Для того чтобы узнать циклическую частоту колебаний, вначале вычислите их обычную частоту любым из указанных выше способов. Затем умножьте ее на 2π:
ω=2πF, где ω - циклическая частота (радиан в секунду), F - обычная частота (Гц)

Отсюда следует, что для вычисления обычной частоты при наличии информации о циклической следует воспользоваться обратной формулой:
F=ω/(2π), где F - обычная частота (Гц), ω - циклическая частота (радиан в секунду).

При решении задач на нахождение периода и частоты колебаний, а также длины волны используйте следующие физические и математические константы:

- скорость света в вакууме: c=299792458 м/с (некоторые исследователи, в частности, креационисты, считают, что в прошлом данная физическая константа могла иметь другую величину);
- скорость звука в воздухе при атмосферном давлении и нуле градусов по Цельсию: Fзв=331 м/с;
- число «пи» (до пятидесятого знака): π=3,14159265358979323846264338327950288419716939937510 (безразмерная величина

длина волны есть частное от деления скорости на частоту.
Если волна пробегает в секунду 100 метров, при этом ее частота 50 Гц (50 колебаний в секунду), то в 100 метрах уложится 50 колебаний, и значит 1 колебание занимает 2 метра.

Радиосвязь- электросвязь посредством радиоволн. Для осуществления радиосвязи в пункте, из которого ведётся передача сообщений (радиопередача), размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведётся приём сообщений (радиоприём), - радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник. Генерируемые в передатчике гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в передающую антенну, посредством которой в окружающем антенну пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Распространяясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый т. о. радиосигнал очень слаб, т. к. в приёмную антенну попадает лишь ничтожная часть излученной энергии. Поэтому радиосигнал в радиоприёмнике поступает в электронный усилитель, после чего он подвергается демодуляции, или детектированию; в результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. Далее этот сигнал (обычно дополнительно усиленный) преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, адекватное исходному.
В месте приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать правильному воспроизведению сообщения и называемые поэтому помехами радиоприёму. Неблагоприятное влияние на качество радиосвязи могут оказывать также изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости; в последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Их влияние на приём радиосигналов особенно велико при связи на больших расстояниях. Широкое распространение радиосвязи и использование радиоволн в радиолокации, радионавигации и др. областях техники потребовали обеспечения одновременного функционирования без недопустимых взаимных помех различных систем и средств, использующих радиоволны, - обеспечения их электромагнитной совместимости.
Распространение радиоволн в открытом пространстве делает возможным в принципе приём радиосигналов, передаваемых по линиям радиосвязи, лицами, для которых они не предназначены (радиоперехват, радиоподслушивание); в этом - недостаток радиосвязи по сравнению с электросвязью по кабелям, радиоволноводам и др. закрытым линиям. Тайна телефонных переговоров и телеграфных сообщений, предусматриваемая соответствующими правилами международными соглашениями, обеспечивается в необходимых случаях применением автоматических средств засекречивания радиосигналов (кодирование и др.).

Модуляция - превращение электрического тока в радио сигнал, а детектирование - обнаружение или пелингация сигнала в пространстве. Может Вы имели в виду "декодирование" - это перевод радио волны высокой чистоты в электрический сигнал...

46)Природа света. Длина волны света. Энергия кванта.

См 20.04.15 и 26.05.15

47)Законы отражения и преломления света. Полное отражение света.

См 20.04.15

48)Интерференция света. Условия максимума и минимума интерференционной картины.

Смотреть в тетрадь за 18.05.15

49)Дифракция света. Дифракционная решётка. Условия максимума дифракционной решётки.

Смотреть в тетрадь за 25.05.15

50)Дисперсия света. Разложение белого цвета призмов. Спектры.

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Белый свет разлагается призмой на спектральные цвета (спектр): красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Это распределение «главных» цветов было предложено Ньютоном по аналогии со звуковой гаммой. Между

отдельными цветами происходят непрерывные переходы тонов. Красный свет отклоняется меньше всего, фиолетовый имеет наибольший угол отклонения. При помощи цилиндрической линзы можно снова соединить спектральные цвета в белый свет Следовательно, белый цвет является смесью множества цветных лучей спектра.

Если ввести в сходящийся пучок лучей позади цилиндрической линзы вторую (тонкую призму, то она отклонит часть лучей и на экране появится окрашенное изображение щели, например светло-голубое; неотклонённые лучи дадут второе изображение щели (оранжевое). Эти два пучка лучей дадут совместно белый цвет. Такого рода цвета: красный и зеленый, оранжевый и светло-голубой, желтый и синий называют дополнительными цветами.

Замечание. Желтый и синий спектральные цвета дают совместно белый; но соединение желтой и синей красок дает зеленый цвет. В последнем случае речь идет об отраженном свете. Желтая краска отражает главным образом оранжевый, желтый и зеленый. Синяя отражает, наоборот, зеленый и синий. В смеси преобладает отраженный зеленый цвет.

Одинаковые призмы из разных сортов стекла дают спектры различной ширины. Комбинируя призмы с различными преломляющими углами, можно уменьшить отклонение и одновременно увеличить ширину спектра (спектроскоп прямого зрения). Комбинируя призмы из флинтгласа и кронгласа с различными преломляющими углами, можно, наоборот, устранить разложение в спектр и сохранить отклонение: ахроматические призмы.

Спектр - совокупность значений, которые может принимать физическая величина, характеризующая некоторую систему или некоторый процесс
Оптический спектр - спектр излучения или спектр поглощения оптического излучения. Различают:
- линейчатые оптические спектры;
- полосатые оптические спектры, состоящие из групп близких спектральных линий;
- сплошные оптические спектры, соответствующие излучению или поглощению электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн.
Сплошной спектр,
непрерывный спектр, спектр электромагнитного излучения, распределение энергии в котором характеризуется непрерывной функцией частоты излучения [j(n)] или длины его волны [f(l), см. Спектры оптические]. Для С. с. функция (j(n) [или f(l)] слабо изменяется в достаточно широком диапазоне n (или l), в отличие от линейчатых и полосатых спектров, когда j(n) имеет при дискретных значениях частоты n = n1, n2, n3,...выраженные максимумы, очень узкие для спектральных линий и более широкие для спектральных полос. В оптической области при разложении света спектральными приборами С. с. получается в виде непрерывной полосы (при визуальном наблюдении или фоторегистрации; см. рис.) или плавной кривой (при фотоэлектрической регистрации). С. с. наблюдаются как в испускании, так и в поглощении. Примером С. с., охватывающего весь диапазон частот и характеризуемого вполне определённым спектральным распределением энергии, является спектр равновесного излучения. Он характеризуется Планка законом излучения.
В некоторых случаях возможны наложения линейчатого спектра на сплошной.

Например, в спектрах Солнца и звёзд на С. с. испускания могут накладываться как дискретный спектр поглощения (фраунгоферовы линии), так и дискретный спектр испускания (в частности, спектральные линии испускания атома водорода).