Радіохвилі і їх діапазон

1. Радіохвилі і їх діапазон Подробиці Опубліковано 08.07.2015 12:30 Переглядів: 5301 Радіохвилі -...
2. досвід Герца
3. діапазон радіохвиль
4. міліметрові хвилі
5. ультракороткі хвилі
6. короткі хвилі
7. Середні хвилі
8. довгі хвилі
9. наддовгі хвилі
10. Децімілліметровие хвилі

Радіохвилі і їх діапазон

Подробиці Опубліковано 08.07.2015 12:30 Переглядів: 5301

Радіохвилі - різновид електромагнітних хвиль, існування яких передбачив в 1864 р британський фізик, математик і механік Джеймс Клерк Максвелл, автор теорії електромагнітного поля.

теорія Максвелла

Джеймс Клерк Максвелл

Узагальнивши результати досліджень, проведених до нього в області електричних і магнітних полів, Максвелл припустив, що змінні магнітні поля породжують електричні поля, а змінні електричні поля породжують магнітні і т.д. Спочатку одне з цих полів створюється якимось зовнішнім джерелом, а потім, викликаючи появу один одного, вони немов відриваються від початкового джерела і існують незалежно від нього, поширюючись далі в просторі у вигляді електромагнітних хвиль.

На жаль, знаменитому вченому не судилося експериментально підтвердити свою блискучу теорію, яка об'єднала опис всіх явищ електрики і магнетизму. Це зробив пізніше інший учений.

досвід Герца

Генріх Рудольф Герц

Вперше на практиці існування електромагнітних хвиль довів в 1887 р німецький фізик Генріх Рудольф Герц, який працював на той час професором фізики технічного університету в Карлсруе. Слід сказати, що Герц взявся за цей експеримент зовсім не тому, що був згоден з Максвеллом. Якраз навпаки, він припускав, що Максвелл помилявся, і електромагнітних хвиль в дійсності немає. Це він і хотів довести.

згідно теорії Максвелла джерелом електромагнітних хвиль можуть бути коливаються електричні частинки. Для це мети використовують найпростіший коливальний контур, що складається з конденсатора і котушки індуктивності.

Випромінювачем електромагнітних хвиль (якщо вони існують) в першому досвіді Герца мав служити електричний розряд, що виникає між двома кулями з латуні, укріпленими на кінцях металевих стрижнів. У дослідній установці кулі, які виконували роль конденсатора, поділялися невеликим проміжком, а самі стрижні були об'єднані між собою котушкою індуктивності. У кулях накопичувалися електричні заряди.

На відстані кількох метрів від першого контуру розташовувався другий контур, що не з'єднаний з першим і представляв собою незамкнуте дротове кільце з такими ж латунними кульками на кінцях і з таким же іскровим проміжком, як і в першому контурі. Це був найпростіший резонатор - прилад для уловлювання електромагнітних хвиль.

В деякий момент між кульками першого контуру проскакували іскри. І якщо електромагнітних хвиль в природі немає, розряду в другому контурі не повинно бути. Але під час досвіду між кульками другого контуру такий розряд з'являвся теж. Це означало, що електромагнітні хвилі все-таки існують. І їх енергію можна передавати без проводів.

Досвід Герца по виявленню електромагнітних хвиль

Герц провів серію дослідів, якими підтвердив теорію Максвелла . Він встановив, що швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі дорівнює швидкості світла. Більш того, дослідивши поширення цих хвиль, він довів, що вони ведуть себе так само, як хвилі світла і підкоряються законам відбиття і заломлення.

Але він не уявляв, як це можна застосувати на практиці. І свої відкриття вважав абсолютно марними. «Маестро Максвелл мав рацію», - так сказав студентам Герц. «Електромагнітні хвилі існують, але ми не можемо бачити їх оком». А на питання «Що ж далі?» Він відповів: «Думаю, що нічого».

У науковому середовищі відкриття Герца було названо початком нової «електричної ери».

Згодом з усього спектра електромагнітних хвиль був виділений діапазон радіохвиль , Які стали використовувати для передачі радіосигналів.

діапазон радіохвиль

Таблиця діапазонів радіохвиль

Всі електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі зі швидкістю, яка дорівнює швидкості світла. Розрізняються вони довжиною хвилі, або частотою. Між ними немає чіткої межі. Одна різновид електромагнітних хвиль плавно переходить в іншу.

Залежно від довжини хвилі, весь спектр електромагнітних хвиль умовно ділиться на гамма-випромінювання, рентгенівське випромінювання, видиме світло, інфрачервоне випромінювання і радіохвилі.

Найкоротшу довжину хвилі, всього 2 · 10-10 м, має гамма-випромінювання. Всі електромагнітні хвилі, довжина яких перевищує довжину хвилі інфрачервоного світла і знаходиться в діапазоні від 1 мм до 100 км, відносяться до радіохвиль. Це електромагнітні хвилі, які використовуються в радіотехніці. Їх частота коливається в діапазоні 3 кГц - 300 ГГц.

Згідно з міжнародними угодами весь спектр радіохвиль розбивається на наступні діапазони: дециміліметрові, міліметрові, сантиметрові, дециметрові, метрові, декаметрові, гектометрові, кілометрові, міріаметрові.

міліметрові хвилі

Хвилі, що мають довжину від 1 мм до 1 см, називаються міліметровими. Їх частота знаходиться в діапазоні від 30 до 300 ГГц і називається вкрай високою (КВЧ). Такі хвилі використовують в радіолокації, космічного зв'язку, радіоастрономії.

Спектр радіохвиль, використовуваних для радіомовлення, прийнято ділити на ультракороткі, короткі, середні, довгі та наддовгі хвилі.

ультракороткі хвилі

До ультракоротким відносять сантиметрові, дециметрові і метрові хвилі.

Хвилі довжиною від 1 см до 10 см і частотою від 3 до 30 ГГц (надвисокі частоти КВЧ) називаються сантиметровими. Цей діапазон використовують для передачі даних через радіоефір в супутникових каналах зв'язку, бездротових комп'ютерних мережах Wi - Fi, в радіолокації і радіозв'язку.

Хвилі з довжиною хвилі в інтервалі від 10 см до 1 м, частотою 300-3000 МГц називаються дециметровими, а їх частота ультрависокої частотою (УВЧ). Вони використовуються в радіозв'язку, телебаченні, раціях, мобільних телефонах, мікрохвильових печах.

Хвилі, довжина яких коливається від 1 м до 10 м, називаються метровими. Найчастіше їх використовують для радіозв'язку, телебачення і радіомовлення на короткій відстані.

короткі хвилі

Короткі хвилі - це хвилі в діапазоні від 10 до 100 м. Їх називають декаметрового хвилями.

Середні хвилі

Середні, або гектометрові, хвилі займають діапазон від 100 м до 1 км.

довгі хвилі

Довгі, або кілометрові, хвилі знаходяться в інтервалі від 1 км до 10 км.

Короткі, середні, і довгі радіохвилі хвилі застосовуються в радіомовленні і радіозв'язку.

наддовгі хвилі

Всі радіохвилі, довжина яких перевищує 10 км, називаються наддовгими. Їх поділяють на міріаметрові (довжина хвилі від 10 км до 100 км), Гектокілометровие (в інтервалі від 100 км до 1000 км), мегаметровие (від 1000 км до 10 000 км) і декамегаметровие (від 10 000 км до 100 000 км).

Наддовгі радіохвилі використовуються для зв'язку з підводними човнами.

Децімілліметровие хвилі

Окремо потрібно сказати про д ецімілліметрових хвилях. Такімісчітаются хвилі довжиною від 0,1 мм до 1 мм. Їх називають також субміліметрового. Це вид електромагнітного випромінювання, спектр частот якого розташовується між інфрачервоним і надвисокочастотним випромінюванням, що включає в себе діапазон дециметрових, сантиметрових і міліметрових радіохвиль. Хоча за міжнародною класифікацією воно відноситься до радіохвиль, застосовують його в основному в медицині і системах безпеки. На відміну від рентгенівського, воно безпечне для організму людини, тому використовується в приладах для сканування органів людського тіла. В аеропортах з його допомогою «просвічують» багаж пасажирів. У фізиці його називають Терагерцового випромінюванням через високу частоти, розташованої в діапазоні 1011-1013 Гц.