Mexanik to'lqin uzatiladi. Mexanik to'lqinlar: manba, xususiyatlar, formulalar

To'lqin– elastik muhitda tebranishlarning tarqalish jarayoni.

mexanik to'lqin- kosmosda tarqaladigan va energiya olib yuruvchi mexanik buzilishlar.

To'lqin turlari:

uzunlamasına - muhitning zarralari to'lqin tarqalish yo'nalishi bo'yicha - barcha elastik muhitda tebranadi;

x

tebranish yo'nalishi

atrof-muhit nuqtalari

ko'ndalang - muhitning zarralari to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar - suyuqlik yuzasida tebranadi.

X

Mexanik to'lqinlarning turlari:

elastik to'lqinlar - elastik deformatsiyalarning tarqalishi;

suyuqlik yuzasida to'lqinlar.

To'lqin xususiyatlari:

A qonunga muvofiq tebransin:
.

Keyin B burchak bilan kechikish bilan tebranadi
, qayerda
, ya'ni.

To'lqin energiyasi.

bir zarrachaning umumiy energiyasidir. Agar zarrachalarN bo'lsa, u holda qayerda - epsilon, V - hajm.

Epsilon- to'lqin hajmining birligi uchun energiya - hajmli energiya zichligi.

To'lqin energiyasi oqimi ma'lum bir sirt orqali to'lqinlar tomonidan uzatiladigan energiyaning ushbu uzatish amalga oshirilgan vaqtga nisbatiga teng:
, vatt; 1 vatt = 1J/s.

Energiya oqimining zichligi - to'lqin intensivligi- birlik maydoni bo'ylab energiya oqimi - ko'ndalang kesimning birlik maydoniga birlik vaqt uchun to'lqin tomonidan uzatiladigan o'rtacha energiyaga teng qiymat.

[Vt/m2]

.

Umov vektori– vektor I to'lqin tarqalish yo'nalishini ko'rsatuvchi va oqimga teng Ushbu yo'nalishga perpendikulyar birlik maydonidan o'tadigan to'lqin energiyasi:

.

To'lqinning fizik xususiyatlari:

Vibratsiyali:

1. amplituda

To'lqin:

1. to'lqin uzunligi

   to'lqin tezligi

   intensivlik

Murakkab tebranishlar (relaksatsiya) - sinusoidaldan farq qiladi.

Furye konvertatsiyasi- har qanday murakkab davriy funktsiyani davrlari kompleks funktsiya davriga karrali bo'lgan bir nechta oddiy (garmonik) funktsiyalar yig'indisi sifatida ifodalash mumkin - bu garmonik tahlil. Parserlarda uchraydi. Natijada murakkab tebranishning garmonik spektri:

LEKIN

0

Ovoz - inson qulog'iga ta'sir qiluvchi va eshitish hissiyotini keltirib chiqaradigan tebranishlar va to'lqinlar.

Ovoz tebranishlari va to'lqinlar mexanik tebranishlar va to'lqinlarning alohida holatidir. Ovoz turlari:

ohanglar- davriy jarayon bo'lgan tovush:

1. oddiy - garmonik - tuning vilka

   murakkab - angarmonik - nutq, musiqa

Murakkab ohangni oddiylarga ajratish mumkin. Bunday parchalanishning eng past chastotasi asosiy ohangdir, qolgan harmonikalar (overtonlar) 2 ga teng chastotalarga ega. va boshqalar. Ularning nisbiy intensivligini ko'rsatadigan chastotalar to'plami akustik spektrdir.

Shovqin - murakkab takrorlanmaydigan vaqtga bog'liq bo'lgan tovush (shivirlash, xirillash, qarsaklar). Spektr uzluksiz.

Ovozning fizik xususiyatlari:

Eshitish sezgilarining xususiyatlari:

Balandligi tovush to'lqinining chastotasi bilan belgilanadi. Chastota qanchalik baland bo'lsa, ohang shunchalik yuqori bo'ladi. Kattaroq intensivlikdagi tovush pastroq.

Tembr- akustik spektr bilan aniqlanadi. Ohanglar qanchalik ko'p bo'lsa, spektr shunchalik boy bo'ladi.

Ovoz balandligi- eshitish sezgi darajasini tavsiflaydi. Ovoz intensivligi va chastotasiga bog'liq. Psixofizik Weber-Fechner qonuni: agar sizda tirnash xususiyati kuchaysa geometrik progressiya(bir xil miqdordagi), keyin bu tirnash xususiyati hissi kuchayadi arifmetik progressiya(bir xil miqdorda).

, bu erda E - ovoz balandligi (fonlarda o'lchanadi);
- intensivlik darajasi (bellarda o'lchanadi). 1 bel - intensivlik darajasining o'zgarishi, bu tovush intensivligining 10 marta o'zgarishiga to'g'ri keladi.K - mutanosiblik koeffitsienti, chastota va intensivlikka bog'liq.

Ovozning balandligi va intensivligi o'rtasidagi bog'liqlik teng ovoz balandligi egri chiziqlari, eksperimental ma'lumotlarga asoslangan (ular 1 kHz chastotali tovush hosil qiladi, o'rganilayotgan tovush hajmining hissiyotiga o'xshash eshitish hissi paydo bo'lguncha intensivlikni o'zgartiradi). Intensivlik va chastotani bilib, siz fonni topishingiz mumkin.

Audiometriya- eshitish keskinligini o'lchash usuli. Asbob audiometrdir. Olingan egri chiziq audiogramma hisoblanadi. Turli chastotalarda eshitish sezgisining chegarasi aniqlanadi va taqqoslanadi.

Shovqin o'lchagich - shovqin darajasini o'lchash.

Klinikada: auskultatsiya - stetoskop / fonendoskop. Fonendoskop - bu membrana va rezina naychali ichi bo'sh kapsula.

Fonokardiografiya - fon va yurak shovqinlarini grafik tarzda qayd etish.

Perkussiya.

Ultratovush- 20 kHz dan 20 MGts gacha bo'lgan chastotali mexanik tebranishlar va to'lqinlar. Ultratovush emitentlari - bu piezoelektrik effektga asoslangan elektromexanik emitentlar ( o'zgaruvchan tok elektrodlarga, ular orasida - kvarts).

Ultratovushning to'lqin uzunligi tovushning to'lqin uzunligidan kamroq: 1,4 m - suvdagi tovush (1 kHz), 1,4 mm - suvdagi ultratovush (1 MGts). Ultratovush suyak-periosteum-mushak chegarasida yaxshi aks etadi. Ultratovush yog '(havo qatlami) bilan yog'lanmagan bo'lsa, inson tanasiga kirmaydi. Ultratovushning tarqalish tezligi atrof-muhitga bog'liq. Jismoniy jarayonlar: mikrovibratsiyalar, biomakromolekulyarlarning yo'q qilinishi, biologik membranalarning qayta tuzilishi va shikastlanishi, termal effekt, hujayralar va mikroorganizmlarni yo'q qilish, kavitatsiya. Klinikada: diagnostika (ensefalograf, kardiograf, ultratovush), fizioterapiya (800 kHz), ultratovushli skalpel, farmatsevtika sanoati, osteosintez, sterilizatsiya.

infratovush- chastotasi 20 Gts dan kam bo'lgan to'lqinlar. Salbiy harakat - tanadagi rezonans.

tebranishlar. Foydali va zararli harakat. Massaj. tebranish kasalligi.

Doppler effekti– to‘lqin manbai va kuzatuvchining nisbiy harakati hisobiga kuzatuvchi (to‘lqin qabul qiluvchi) tomonidan qabul qilingan to‘lqinlar chastotasining o‘zgarishi.

1-holat: N I ga yaqinlashadi.

2-holat: Va N ga yaqinlashadi.

3-holat: I va H ning bir-biriga yaqinlashishi va masofasi:

Tizim: ultratovush generatori - qabul qiluvchi - muhitga nisbatan harakatsiz. Ob'ekt harakatlanmoqda. U ultratovushni chastota bilan qabul qiladi
, uni aks ettiradi, uni chastota bilan ultratovush to'lqinini qabul qiluvchi qabul qiluvchiga yuboradi
. Chastotalar farqi - doppler chastotasining siljishi:
. U qon oqimining tezligini, klapanlarning harakat tezligini aniqlash uchun ishlatiladi.

To'lqinning mavjudligi tebranish manbai va bu to'lqin tarqaladigan moddiy muhit yoki maydonni talab qiladi. To'lqinlar eng xilma-xil tabiatga ega, ammo ular o'xshash naqshlarga bo'ysunadi.

Jismoniy tabiatiga ko'ra farqlash:

Buzilishlarning yo'nalishi bo'yicha farqlash:

Uzunlamasına to'lqinlar - Zarrachalarning siljishi tarqalish yo'nalishi bo'yicha sodir bo'ladi; siqilish vaqtida muhitda elastik kuchga ega bo'lish kerak; har qanday muhitda tarqatilishi mumkin. Misollar: tovush to'lqinlari

Transvers to'lqinlar - Zarrachalarning siljishi tarqalish yo'nalishi bo'ylab sodir bo'ladi; faqat elastik muhitda tarqalishi mumkin; muhitda kesish elastik kuchiga ega bo'lish kerak; faqat qattiq muhitda (va ikkita muhit chegarasida) tarqalishi mumkin. Misollar: ipdagi elastik to'lqinlar, suv ustidagi to'lqinlar

Vaqtga bog'liqlik tabiatiga ko'ra farqlash:

elastik to'lqinlar - elastik muhitda tarqaladigan mexanik siljishlar (deformatsiyalar). Elastik to'lqin deyiladi garmonik(sinusoidal) agar unga mos keladigan muhitning tebranishlari garmonik bo'lsa.

yuguruvchi to'lqinlar - Kosmosda energiya olib yuruvchi to'lqinlar.

To'lqin sirtining shakliga ko'ra : tekislik, sharsimon, silindrsimon to'lqin.

to'lqin old tebranishlar yetib borgan nuqtalarning joylashuvi hozirgi moment vaqt.

to'lqin yuzasi- bir fazada tebranuvchi nuqtalar joylashuvi.

To'lqin xususiyatlari

To'lqin uzunligi l - tebranish davriga teng vaqt ichida to'lqin tarqaladigan masofa

To'lqin amplitudasi A - to'lqindagi zarrachalar tebranishlarining amplitudasi

To'lqin tezligi v - muhitda buzilishlarning tarqalish tezligi

To'lqin davri T - tebranish davri

To'lqin chastotasi n - davrning o'zaro nisbati

Harakatlanuvchi to'lqin tenglamasi

Harakatlanuvchi to'lqinning tarqalishi jarayonida muhitning buzilishlari kosmosning keyingi nuqtalariga etib boradi, to'lqin esa energiya va impulsni uzatadi, lekin materiyani uzatmaydi (muhit zarralari kosmosning bir joyida tebranishda davom etadi).

qayerda v- tezlik , φ 0 - dastlabki bosqich , ω – siklik chastotasi , A- amplituda

Mexanik to'lqinlarning xossalari

1. to'lqin aksi – har qanday kelib chiqadigan mexanik to'lqinlar ikkita vosita orasidagi interfeysdan aks etish qobiliyatiga ega. Agar muhitda tarqalayotgan mexanik to'lqin o'z yo'lida qandaydir to'siqlarga duch kelsa, u o'z xatti-harakatlarining tabiatini keskin o'zgartirishi mumkin. Masalan, ikki xil media o'rtasidagi interfeysda mexanik xususiyatlar to'lqin qisman aks etadi va qisman ikkinchi muhitga kiradi.

2. To'lqinlarning sinishi – mexanik to'lqinlarning tarqalishi paytida sinishi hodisasini ham kuzatish mumkin: bir muhitdan ikkinchisiga o'tish paytida mexanik to'lqinlarning tarqalish yo'nalishining o'zgarishi.

3. To'lqin difraktsiyasi – dan to'lqin og'ishi to'g'ri chiziqli tarqalish, ya'ni ular to'siqlar atrofida egiladilar.

4. To'lqin shovqini – ikkita to'lqinning qo'shilishi. Bir nechta to'lqinlar tarqaladigan bo'shliqda ularning aralashuvi tebranish amplitudasining minimal va maksimal qiymatlariga ega bo'lgan hududlarning paydo bo'lishiga olib keladi.

Mexanik to'lqinlarning interferentsiyasi va diffraksiyasi.

Kauchuk tarmoqli yoki ip bo'ylab harakatlanadigan to'lqin sobit uchidan aks ettiriladi; bu teskari yo'nalishda harakatlanadigan to'lqin hosil qiladi.

To'lqinlar ustiga qo'yilganda interferensiya hodisasini kuzatish mumkin. Interferentsiya hodisasi kogerent to'lqinlar ustiga qo'yilganda sodir bo'ladi.

izchil chaqirdito'lqinlarbir xil chastotalarga ega, doimiy fazalar farqi va tebranishlar bir tekislikda sodir bo'ladi.

aralashuv tebranishlarning o'zaro kuchayishi va susayishining vaqt doimiy hodisasi deyiladi. turli nuqtalar kogerent to'lqinlarning superpozitsiyasi natijasida muhit.

To'lqinlarning superpozitsiyasining natijasi tebranishlar bir-birining ustiga qo'yilgan fazalarga bog'liq.

Agar A va B manbalaridan to'lqinlar C nuqtaga bir xil fazalarda kelsa, u holda tebranishlar kuchayadi; agar u qarama-qarshi fazalarda bo'lsa, unda tebranishlarning zaiflashuvi mavjud. Natijada, kosmosda kuchaygan va zaiflashgan tebranishlarning o'zgaruvchan mintaqalarining barqaror sxemasi hosil bo'ladi.

Maksimal va minimal shartlar

Agar A va B nuqtalarning tebranishlari faza bo‘yicha mos tushsa va teng amplitudalarga ega bo‘lsa, S nuqtada hosil bo‘ladigan siljish ikki to‘lqinning yo‘llari orasidagi farqga bog‘liq ekanligi aniq.

Maksimal shartlar

Agar bu to'lqinlarning yo'llari orasidagi farq butun to'lqinlar soniga teng bo'lsa (ya'ni, yarim to'lqinlarning juft soni) Dd = kl , qayerda k= 0, 1, 2, ..., keyin bu to'lqinlarning superpozitsiyasi nuqtasida interferentsiya maksimali hosil bo'ladi.

Maksimal holat :

A = 2x0.

Minimal holat

Agar bu to'lqinlarning yo'l farqi yarim to'lqinlarning toq soniga teng bo'lsa, demak, A va B nuqtalardan kelgan to'lqinlar antifazada C nuqtaga kelib, bir-birini bekor qiladi.

Minimal shart:

Olingan tebranishning amplitudasi A = 0.

Agar D d yarim to'lqinlarning butun soniga teng bo'lmasa, u holda 0 bo'ladi< А < 2х 0 .

To'lqinlarning diffraktsiyasi.

To'lqinlarning to'g'ri chiziqli tarqalishidan chetga chiqish va to'siqlarni yaxlitlash hodisasi deyiladi.diffraktsiya.

To'lqin uzunligi (l) va to'siqning o'lchami (L) o'rtasidagi bog'liqlik to'lqinning harakatini belgilaydi. Agar hodisa to'lqin uzunligi bo'lsa, diffraktsiya eng aniq ifodalanadi ko'proq o'lchamlar to'siqlar. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, diffraktsiya har doim mavjud, ammo shart ostida sezilarli bo'ladi d<<λ , bu erda d - to'siqning o'lchami.

Diffraktsiya har qanday tabiatdagi to'lqinlarning umumiy xususiyati bo'lib, u doimo sodir bo'ladi, lekin uni kuzatish shartlari boshqacha.

Suv yuzasida to'lqin etarlicha katta to'siq tomon tarqaladi, uning orqasida soya hosil bo'ladi, ya'ni. hech qanday to'lqin jarayoni kuzatilmaydi. Bu xususiyat portlarda suv to'lqinlarini qurishda qo'llaniladi. Agar to'siqning o'lchami to'lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan bo'lsa, u holda to'siqning orqasida to'lqin paydo bo'ladi. Uning orqasida to'lqin hech qanday to'siq yo'qdek tarqaladi, ya'ni. to‘lqin diffraksiyasi kuzatiladi.

Difraksiyaning namoyon bo'lishiga misollar . Uyning burchagida baland ovozda suhbatni eshitish, o'rmondagi tovushlar, suv yuzasida to'lqinlar.

turgan to'lqinlar

turgan to'lqinlar Agar ular bir xil chastota va amplitudaga ega bo'lsa, to'g'ridan-to'g'ri va aks ettirilgan to'lqinlarni qo'shish orqali hosil bo'ladi.

Ikkala uchida mahkamlangan ipda murakkab tebranishlar paydo bo'ladi, ularni superpozitsiya natijasi deb hisoblash mumkin ( superpozitsiyalar) qarama-qarshi yo'nalishda tarqaladigan va uchlarida aks ettirish va qayta aks etishni boshdan kechiradigan ikkita to'lqin. Ikkala uchida mahkamlangan torlarning tebranishi barcha torli cholg'u asboblarining tovushlarini yaratadi. Juda o'xshash hodisa shamol asboblari, shu jumladan organ quvurlari ovozi bilan sodir bo'ladi.

torli tebranishlar. Ikkala uchida mahkamlangan cho'zilgan ipda, ko'ndalang tebranishlar qo'zg'atilganda, turgan to'lqinlar , va tugunlar ipning mahkamlangan joylarida joylashgan bo'lishi kerak. Shuning uchun, mag'lubiyat bilan hayajonlanadi sezilarli intensivlik faqat shunday tebranishlar, to'lqin uzunligining yarmi ipning uzunligiga butun son marta to'g'ri keladi.

Bu shartni anglatadi

To'lqin uzunliklari chastotalarga mos keladi

n = 1, 2, 3...Chastotalar vn chaqirdi tabiiy chastotalar torlar.

Chastotalar bilan garmonik tebranishlar vn chaqirdi o'z yoki oddiy tebranishlar . Ularni harmoniklar ham deyiladi. Umuman olganda, ipning tebranishi turli garmonikalarning superpozitsiyasidir.

Doimiy to'lqin tenglamasi :

Koordinatalar shartni qanoatlantiradigan nuqtalarda (n= 1, 2, 3, ...), umumiy amplituda maksimal qiymatga teng - bu antinodlar turgan to'lqin. Antinod koordinatalari :

Koordinatalari shartni qanoatlantiradigan nuqtalarda (n= 0, 1, 2,…), umumiy tebranish amplitudasi nolga teng - Bu tugunlar turgan to'lqin. Tugun koordinatalari:

Turuvchi to'lqinlarning paydo bo'lishi harakatlanuvchi va aks ettirilgan to'lqinlar aralashganda kuzatiladi. To'lqin aks ettirilgan chegarada, aks ettirish sodir bo'ladigan muhit kamroq zichroq bo'lsa, antinod olinadi (a), agar u zichroq bo'lsa (b) tugun olinadi.

Agar hisobga olsak sayohat to'lqini , keyin uning tarqalish yo'nalishi bo'yicha energiya uzatiladi tebranish harakati. Qachon bir xil energiya uzatishning doimiy to'lqini yo'q , chunki bir xil amplitudali tushgan va aks ettirilgan to'lqinlar bir xil energiyani qarama-qarshi yo'nalishda olib yuradi.

Turuvchi to'lqinlar, masalan, ko'ndalang tebranishlar qo'zg'alganda, ikkala uchida cho'zilgan ipda paydo bo'ladi. Bundan tashqari, mahkamlash joylarida doimiy to'lqin tugunlari mavjud.

Agar bir uchi ochiq bo'lgan havo ustunida (tovush to'lqini) doimiy to'lqin o'rnatilsa, u holda ochiq uchida antinod, qarama-qarshi uchida esa tugun hosil bo'ladi.

to'lqin jarayoni- materiyani o'tkazmasdan energiya uzatish jarayoni.

mexanik to'lqin- elastik muhitda tarqaladigan buzilish.

Elastik muhitning mavjudligi mexanik to'lqinlarning tarqalishi uchun zaruriy shartdir.

Muhitda energiya va impulsning uzatilishi muhitning qo'shni zarralari orasidagi o'zaro ta'sir natijasida sodir bo'ladi.

To'lqinlar bo'ylama va ko'ndalang.

Uzunlamasına mexanik to'lqin - muhit zarralari harakati to'lqin tarqalish yo'nalishi bo'yicha sodir bo'ladigan to'lqin. Ko'ndalang mexanik to'lqin - muhit zarralari to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar harakatlanadigan to'lqin.

Uzunlamasına to'lqinlar har qanday muhitda tarqalishi mumkin. Gazlar va suyuqliklarda ko'ndalang to'lqinlar paydo bo'lmaydi, chunki ular

zarrachalarning qat'iy pozitsiyalari yo'q.

Davriy tashqi ta'sir davriy to'lqinlarni keltirib chiqaradi.

garmonik to'lqin- muhit zarralarining garmonik tebranishlari natijasida hosil bo'lgan to'lqin.

To'lqin uzunligi- manbaning tebranish davrida to'lqin tarqaladigan masofa:

mexanik to'lqin tezligi- muhitda bezovtalanishning tarqalish tezligi. Polarizatsiya - muhitdagi zarrachalarning tebranish yo'nalishlarini tartiblash.

Polarizatsiya tekisligi- to'lqinda muhit zarralari tebranadigan tekislik. Chiziqli qutblangan mexanik to'lqin - zarralari ma'lum bir yo'nalish (chiziq) bo'ylab tebranadigan to'lqin.

Polarizator- ma'lum bir polarizatsiya to'lqinini chiqaradigan qurilma.

turgan to'lqin- bir-biriga qarab tarqaladigan va bir xil davr, amplituda va qutblanishga ega bo'lgan ikkita garmonik to'lqinning superpozitsiyasi natijasida hosil bo'lgan to'lqin.

Turg'un to'lqinning antinodlari- tebranishlarning maksimal amplitudasi bo'lgan nuqtalarning holati.

Tik turgan to'lqinning tugunlari- tebranish amplitudasi nolga teng bo'lgan to'lqinning harakatlanmaydigan nuqtalari.

Ipning uchida o'rnatilgan l uzunligiga ko'ndalang turgan to'lqinlarning butun n yarim to'lqini mos keladi:

Bunday to'lqinlar tebranish rejimlari deb ataladi.

Ixtiyoriy butun n > 1 uchun tebranish rejimi n-garmonik yoki n-chi overtone deb ataladi. n = 1 uchun tebranish rejimi birinchi garmonik yoki fundamental tebranish rejimi deb ataladi. tovush to'lqinlari- odamda eshitish hissiyotlarini keltirib chiqaradigan muhitdagi elastik to'lqinlar.

Ovoz to'lqinlariga mos keladigan tebranishlar chastotasi 16 Gts dan 20 kHz gacha.

Ovoz to'lqinlarining tarqalish tezligi zarralar orasidagi o'zaro ta'sirni uzatish tezligi bilan belgilanadi. Qattiq jismdagi tovush tezligi v p, qoida tariqasida, suyuqlikdagi v l tovush tezligidan katta bo'lib, u o'z navbatida, v g gazdagi tovush tezligidan oshib ketadi.

Ovoz signallari balandligi, tembri va balandligi bo'yicha tasniflanadi. Ovoz balandligi tovush tebranishlari manbasining chastotasi bilan belgilanadi. Tebranish chastotasi qanchalik baland bo'lsa, ovoz shunchalik baland bo'ladi; past chastotali tebranishlar past tovushlarga mos keladi. Ovoz tembri tovush tebranishlari shakli bilan belgilanadi. Xuddi shu davrga ega bo'lgan tebranishlar shaklidagi farq asosiy rejim va ohangning turli xil nisbiy amplitudalari bilan bog'liq. Ovoz balandligi tovush intensivligi darajasi bilan tavsiflanadi. Ovoz intensivligi - 1 soniyada 1 m 2 maydonga tushadigan tovush to'lqinlarining energiyasi.

To'lqinlar. To'lqinlarning umumiy xossalari.

To'lqin - bu o'zi bilan energiya olib yuruvchi fizik miqdorning o'zgarishi (bezovtalanishi)ning vaqt o'tishi bilan fazoda tarqalish hodisasi.

To'lqinning tabiatidan qat'i nazar, energiyaning uzatilishi materiyani o'tkazmasdan sodir bo'ladi; ikkinchisi faqat yon ta'sir sifatida paydo bo'lishi mumkin. Energiya uzatish- to'lqinlar va tebranishlar o'rtasidagi asosiy farq, ularda faqat "mahalliy" energiya o'zgarishlari sodir bo'ladi. To'lqinlar, qoida tariqasida, kelib chiqqan joyidan ancha masofani bosib o'tishga qodir. Shu sababli, to'lqinlar ba'zan "deb ataladi. emitentdan ajratilgan tebranish».

To'lqinlarni tasniflash mumkin

O'z tabiatiga ko'ra:

Elastik to'lqinlar - elastik kuchlar ta'sirida suyuq, qattiq va gazsimon muhitda tarqaladigan to'lqinlar.

Elektromagnit to'lqinlar- elektromagnit maydonning fazodagi tebranishi (holat o'zgarishi)da tarqalish.

Suyuqlik yuzasida to'lqinlar- suyuqlik va gaz yoki suyuqlik va suyuqlik o'rtasidagi interfeysda paydo bo'ladigan turli xil to'lqinlarning an'anaviy nomi. Suvdagi to'lqinlar tebranishning asosiy mexanizmida (kapillyar, tortishish va boshqalar) farqlanadi, bu esa turli xil dispersiya qonunlariga va natijada bu to'lqinlarning har xil xatti-harakatlariga olib keladi.

Muhit zarrachalarining tebranish yo'nalishi bo'yicha:

Uzunlamasına to'lqinlar - muhitning zarralari tebranadi parallel to'lqinning tarqalish yo'nalishi bo'yicha (masalan, tovush tarqalishi holatida).

Transvers to'lqinlar - muhitning zarralari tebranadi perpendikulyar to'lqinlarning tarqalish yo'nalishi (elektromagnit to'lqinlar, ommaviy axborot vositalarini ajratish yuzalarida to'lqinlar).

a - ko'ndalang; b - uzunlamasına.

aralash to'lqinlar.

To'lqin jabhasining geometriyasiga ko'ra:

To'lqin yuzasi (to'lqin fronti) - bu buzilish vaqt ichida ma'lum bir momentga yetgan nuqtalarning joylashuvi. Bir hil izotrop muhitda to'lqinning tarqalish tezligi barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi, ya'ni old tomonning barcha nuqtalari bir xil fazada tebranadi, old qismi to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar va tebranuvchi qiymatlar. old tomonning barcha nuqtalarida miqdori bir xil.

tekis to'lqin - fazali tekisliklar to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar va bir-biriga parallel.

sharsimon to'lqin - teng fazalar yuzasi shardir.

Silindrsimon to'lqin - fazalar yuzasi silindrga o'xshaydi.

Spiral to'lqin - radiatsiya jarayonida to'lqinning sharsimon yoki silindrsimon manbai / manbalari ma'lum bir yopiq egri chiziq bo'ylab harakatlansa hosil bo'ladi.

tekis to'lqin

To'lqin tekis deb ataladi, agar uning to'lqin sirtlari bir-biriga parallel, to'lqinning faza tezligiga perpendikulyar bo'lsa = f(x, t)).

X o'qi bo'ylab zaiflashmasdan bir hil muhitda tarqaladigan tekis monoxromatik (bitta chastotali) sinusoidal to'lqinni ko'rib chiqaylik.

, qayerda

To'lqinning faza tezligi - bu to'lqin sirtining tezligi (old),

- to'lqin amplitudasi - o'zgaruvchan qiymatning muvozanat holatidan maksimal og'ish moduli,

– siklik chastota, T – tebranish davri, – to‘lqin chastotasi (tebranishlarga o‘xshash)

k - to'lqin raqami, fazoviy chastota ma'nosiga ega,

To'lqinning yana bir xarakteristikasi - to'lqin uzunligi m, bu bir tebranish davrida to'lqin tarqaladigan masofa, u fazoviy davr ma'nosiga ega, bu bir fazada tebranuvchi nuqtalar orasidagi eng qisqa masofa.

y

To'lqin uzunligi to'lqin raqami bilan vaqt munosabatiga o'xshash munosabat bilan bog'liq

To'lqin soni siklik chastotasi va to'lqin tarqalish tezligi bilan bog'liq

x
y
y

Rasmlarda ko'rsatilgan vaqt va fazo davrlari bilan to'lqinning oscillogrammasi (a) va oniy tasviri (b) ko'rsatilgan. Statsionar tebranishlardan farqli o'laroq, to'lqinlar ikkita asosiy xususiyatga ega: vaqtinchalik davriylik va fazoviy davriylik.

To'lqinlarning umumiy xususiyatlari:

1. 
   To'lqinlar energiya olib yuradi.

To'lqin intensivligi - bu elektromagnit yoki tovush to'lqinining to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan sirtning birlik maydoni orqali vaqt birligida o'tkazadigan o'rtacha vaqt energiyasi. To'lqinning intensivligi uning amplitudasining kvadratiga proportsionaldir.I=W/t∙S, bu erda W - energiya, t - vaqt, S - old tomonning maydoni. I=[Vt/m2]. Shuningdek, har qanday to'lqinning intensivligini I=wv orqali aniqlash mumkin, bu erda v - to'lqinning tarqalish tezligi (guruh).

2. To'lqinlar jismlarga bosim o'tkazadi (impulsga ega).

3. To'lqinning muhitdagi tezligi to'lqinning chastotasi - dispersiyaga bog'liq.Shunday qilib, turli chastotali to'lqinlar bir muhitda turli tezlikda (faza tezligi) tarqaladi.

4. To'lqinlar to'siqlar atrofida egiladi - diffraktsiya.

To'siqning o'lchami to'lqin uzunligi bilan solishtirish mumkin bo'lganda diffraktsiya sodir bo'ladi.

5. Ikki vosita orasidagi interfeysda to'lqinlar aks etadi va sinadi.

Tushish burchagi aks etish burchagiga teng va tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati bu ikki muhit uchun doimiy qiymatdir.

6. Kogerent to‘lqinlar ustma-ust qo‘yilganda (bu to‘lqinlarning istalgan nuqtadagi fazalar farqi vaqt bo‘yicha doimiy bo‘ladi), ular interferensiya qiladi – interferentsiya minimal va maksimallarining barqaror naqshi hosil bo‘ladi.

To'lqinlar va ularni qo'zg'atuvchi manbalar, agar to'lqinlarning fazalar farqi vaqtga bog'liq bo'lmasa, kogerent deyiladi. To'lqinlar va ularni qo'zg'atuvchi manbalar, agar to'lqinlarning fazalar farqi vaqt o'tishi bilan o'zgarib tursa, inkogerent deb ataladi.

Faqat bir xil yo'nalish bo'ylab tebranishlar sodir bo'ladigan bir xil chastotali to'lqinlar (ya'ni, kogerent to'lqinlar) aralashishi mumkin. Interferentsiya statsionar yoki statsionar bo'lishi mumkin. Faqat kogerent to'lqinlar statsionar interferentsiya naqshini berishi mumkin. Masalan, suv yuzasida ikkita kogerent nuqta manbalaridan tarqaladigan ikkita sharsimon to'lqin interferentsiya natijasida hosil bo'ladi. Olingan to'lqinning old qismi shar shaklida bo'ladi.

To'lqinlar aralashganda, ularning energiyalari qo'shilmaydi. To'lqinlarning aralashuvi muhitning turli xil yaqin zarralari orasidagi tebranishlar energiyasini qayta taqsimlanishiga olib keladi. Bu energiyaning saqlanish qonuniga zid emas, chunki koinotning katta hududi uchun oʻrtacha hisobda hosil boʻlgan toʻlqinning energiyasi interferensiya qiluvchi toʻlqinlar energiyalari yigʻindisiga teng boʻladi.

Inkogerent to'lqinlar qo'shilganda, hosil bo'lgan to'lqinning kvadrat amplitudasining o'rtacha qiymati qo'shilgan to'lqinlarning kvadrat amplitudalari yig'indisiga teng bo'ladi. Muhitning har bir nuqtasining hosil bo'ladigan tebranishlarining energiyasi, barcha inkogerent to'lqinlar tufayli, uning tebranishlari energiyalari yig'indisiga teng.

7. To'lqinlar muhit tomonidan so'riladi. Manbadan uzoqlashganda to'lqinning amplitudasi kamayadi, chunki to'lqin energiyasi qisman muhitga o'tadi.

8. To'lqinlar bir jinsli bo'lmagan muhitda tarqalgan.

Tarqalish - muhitning bir hil bo'lmaganligi va shu muhitda joylashgan sochiluvchi jismlar natijasida yuzaga kelgan to'lqin maydonlarining buzilishlari. Tarqalish intensivligi bir hil bo'lmaganlar hajmiga va to'lqin chastotasiga bog'liq.

mexanik to'lqinlar. Ovoz. Ovoz xususiyati .

To'lqin- kosmosda tarqaladigan bezovtalik.

To'lqinlarning umumiy xususiyatlari:

• 
  energiya olib yurish;
• 
  impulsga ega (tanalarga bosim o'tkazing);
• 
  ikki muhit chegarasida ular aks etadi va sinadi;
• 
  atrof-muhit tomonidan so'riladi;
• 
  diffraktsiya;
• 
  aralashuv;
• 
  dispersiya;
• 
  To'lqinlarning tezligi to'lqinlar o'tadigan muhitga bog'liq.

1. 
   Mexanik (elastik) to'lqinlar.

Agar elastik (qattiq, suyuq yoki gazsimon) muhitning har qanday joyida zarrachalarning tebranishlari qo'zg'atilgan bo'lsa, u holda muhit atomlari va molekulalarining o'zaro ta'siri tufayli tebranishlar bir nuqtadan ikkinchisiga cheklangan tezlik bilan uzatila boshlaydi. muhitning zichligi va elastik xususiyatlari. Ushbu hodisa mexanik yoki elastik to'lqin deb ataladi. E'tibor bering, mexanik to'lqinlar vakuumda tarqala olmaydi.

Mexanik to'lqinlarning alohida holati - suyuqlik yuzasida to'lqinlar, suyuqlikning erkin yuzasi bo'ylab yoki bir-biriga aralashmaydigan ikkita suyuqlik orasidagi chegarada paydo bo'ladigan va tarqaladigan to'lqinlar. Ular tashqi ta'sir ta'sirida hosil bo'ladi, buning natijasida suyuqlik yuzasi muvozanat holatidan chiqariladi. Bunday holda, muvozanatni tiklaydigan kuchlar paydo bo'ladi: sirt taranglik va tortishish kuchlari.

Mexanik to'lqinlar ikki xil bo'ladi

Cho'zilish va siqilish deformatsiyalari bilan birga bo'lgan uzunlamasına to'lqinlar har qanday elastik muhitda: gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalarda tarqalishi mumkin. Ko'ndalang to'lqinlar siljish deformatsiyasi paytida elastik kuchlar paydo bo'ladigan muhitda, ya'ni qattiq jismlarda tarqaladi.

Amaliyot uchun oddiy harmonik yoki sinusoidal to'lqinlar katta qiziqish uyg'otadi. Tekis sinus to'lqin tenglamasi:

- deb atalmish to'lqin raqami ,

– aylana chastotasi ,

LEKIN - zarracha tebranish amplitudasi.

Rasmda ko'ndalang to'lqinning vaqtning ikki nuqtasida "suratlari" ko'rsatilgan: t va t + Dt. Dt vaqt ichida to'lqin OX o'qi bo'ylab yDt masofaga harakat qildi. Bunday to'lqinlar harakatlanuvchi to'lqinlar deb ataladi.

To'lqin uzunligi l - OX o'qida bir xil fazalarda tebranuvchi ikkita qo'shni nuqta orasidagi masofa. To'lqin uzunligi l ga teng bo'lgan masofa, to'lqin T davrida ishlaydi, shuning uchun

l = yT, bu erda y - to'lqinning tarqalish tezligi.

To'lqin jarayoni grafigidagi har qanday tanlangan nuqta uchun (masalan, A nuqta uchun) bu nuqtaning x koordinatasi t vaqt o'tishi bilan o'zgaradi va ifoda qiymati. ōt – kx o'zgarmaydi. Dt vaqt oralig'idan keyin A nuqta OX o'qi bo'ylab ma'lum Dx = yDt masofaga harakat qiladi. Demak: ōt – kx = ō(t + Dt) – k(x + Dx) = const yoki ōDt = kDx.

Bu quyidagilarni nazarda tutadi:

Shunday qilib, harakatlanuvchi sinusoidal to'lqin ikki martalik davriylikka ega - vaqt va makonda. Vaqt davri muhit zarralarining tebranish davri T ga, fazoviy davr l to'lqin uzunligiga teng. To'lqin raqami aylana chastotasining fazoviy analogidir.

1. 
   Ovoz.

Ovoz- bu mexanik tebranishlar bo'lib, ular elastik muhitda - gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalarda tarqaladi, eshitish organlari tomonidan qabul qilinadi. Ovoz - bu juda past intensivlikdagi to'lqin.Eshitiladigan tovush chastotalari diapazoni taxminan 20 Hz dan 20 kHz gacha bo'lgan diapazonda joylashgan. 20 Gts dan kam chastotali to'lqinlar deyiladi infratovush, va 20 kHz dan ortiq chastota bilan - ultratovush. Hz dan Hz gacha bo'lgan chastotali to'lqinlar deyiladi gipertovushli. Fizikaning tovush hodisalarini o‘rganadigan bo‘limi akustika deb ataladi.

Har qanday tebranish jarayoni tenglama bilan tavsiflanadi. Shuningdek, u tovush tebranishlari uchun olingan:

Ovoz to'lqinlarining asosiy xususiyatlari

Ovozni sub'ektiv idrok etish (tovush, balandlik, tembr)

Ovozning ob'ektiv fizik xususiyatlari (tezlik, intensivlik, spektr)

Har qanday gaz muhitida tovush tezligi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

b - muhitning adiabatik siqilishi,

r - zichlik.

1. 
   Ovozni qo'llash

Ekolokatsiya qobiliyatiga ega bo'lgan taniqli hayvonlar yarasalar va delfinlardir. O'zining mukammalligi bo'yicha bu hayvonlarning aksolokatorlari qolishmaydi, lekin ko'p jihatdan ular (ishonchliligi, aniqligi, energiya samaradorligi bo'yicha) zamonaviy sun'iy ekolokatorlardan ustundir.

Suv ostida ishlatiladigan sonarlar sonar yoki sonar deb ataladi (sonar nomi uchta inglizcha so'zning bosh harflaridan hosil bo'ladi: tovush - tovush; navigatsiya - navigatsiya; diapazon - diapazon). Sonarlar dengiz tubini (uning profilini, chuqurligini) o'rganish, suv ostida chuqur harakatlanuvchi turli ob'ektlarni aniqlash va o'rganish uchun ajralmas hisoblanadi. Ularning yordami bilan alohida yirik ob'ektlar yoki hayvonlarni, shuningdek, mayda baliq yoki mollyuskalarning suruvlarini osongina aniqlash mumkin.

Ultrasonik chastotalar to'lqinlari diagnostika maqsadida tibbiyotda keng qo'llaniladi. Ultratovushli skanerlar insonning ichki organlarini tekshirishga imkon beradi. Ultrasonik nurlanish odamlar uchun rentgen nurlariga qaraganda kamroq zararli.

Elektromagnit to'lqinlar.

Ularning xossalari.

elektromagnit to'lqin vaqt o'tishi bilan fazoda tarqaladigan elektromagnit maydon.

Elektromagnit to'lqinlarni faqat tez harakatlanuvchi zaryadlar qo'zg'atishi mumkin.

Elektromagnit to'lqinlarning mavjudligini nazariy jihatdan buyuk ingliz fizigi J. Maksvell 1864 yilda bashorat qilgan. U Faradayning elektromagnit induksiya qonunining yangicha talqinini taklif qildi va o‘z g‘oyalarini yanada rivojlantirdi.

Magnit maydondagi har qanday o'zgarish atrofdagi fazoda vorteks elektr maydonini hosil qiladi, vaqt bo'yicha o'zgaruvchan elektr maydoni atrofdagi kosmosda magnit maydon hosil qiladi.

Shakl 1. O'zgaruvchan elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydonni hosil qiladi va aksincha

Maksvell nazariyasiga asoslangan elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari:

Elektromagnit to'lqinlar ko'ndalang – vektorlar va bir-biriga perpendikulyar bo'lib, tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar tekislikda yotadi.

Shakl 2. Elektromagnit to'lqinning tarqalishi

Harakatlanuvchi to'lqindagi elektr va magnit maydonlar bir fazada o'zgaradi.

Harakatlanuvchi elektromagnit to'lqindagi vektorlar vektorlarning o'ng uchligi deb ataladigan narsani hosil qiladi.

Vektorlarning tebranishlari va fazada sodir bo'ladi: bir vaqtning o'zida, kosmosning bir nuqtasida, elektr va magnit maydonlarining kuchli proektsiyalari maksimal, minimal yoki nolga etadi.

Elektromagnit to'lqinlar moddada tarqaladi yakuniy tezlik

Bu erda - muhitning dielektrik va magnit o'tkazuvchanligi (muhitda elektromagnit to'lqinning tarqalish tezligi ularga bog'liq),

Elektr va magnit konstantalar.

Elektromagnit to'lqinlarning vakuumdagi tezligi

Elektromagnit energiya oqimining zichligi yokiintensivlik J Birlik maydon yuzasida vaqt birligida to'lqin tomonidan olib boriladigan elektromagnit energiya deyiladi:

,

Bu yerda , va y ifodalarini o‘rniga qo‘yib, elektromagnit to‘lqindagi elektr va magnit maydonlarining hajmli energiya zichliklarining tengligini hisobga olib, quyidagilarni olishimiz mumkin:

Elektromagnit to'lqinlar qutblanishi mumkin.

Xuddi shunday, elektromagnit to'lqinlar to'lqinlarning barcha asosiy xususiyatlariga ega : ular energiya olib yuradi, impulsga ega, ular ikki muhit orasidagi interfeysda aks etadi va sinadi, muhit tomonidan so'riladi, dispersiya, difraksiya va interferensiya xususiyatlarini namoyon qiladi.

Gerts tajribalari (elektromagnit to'lqinlarni eksperimental aniqlash)

Birinchi marta elektromagnit to'lqinlar eksperimental tarzda o'rganildi

Gerts 1888 yilda. U elektromagnit tebranish generatorining (Gertz vibratori) muvaffaqiyatli loyihasini va ularni rezonans usuli bilan aniqlash usulini ishlab chiqdi.

Vibrator ikkita chiziqli o'tkazgichdan iborat bo'lib, ularning uchlarida uchqun bo'shlig'ini hosil qiluvchi metall sharlar bor edi. Induksiyadan tana go'shtiga yuqori kuchlanish qo'llanilganda, uchqun bo'shliqqa sakrab chiqdi, u bo'shliqni qisqartirdi. Uni yoqish paytida zanjirda ko'p miqdordagi tebranishlar sodir bo'ldi. Qabul qiluvchi (rezonator) uchqun bo'shlig'i bo'lgan simdan iborat edi. Rezonansning mavjudligi vibratorda paydo bo'lgan uchqunga javoban rezonatorning uchqun bo'shlig'ida uchqun paydo bo'lishida ifodalangan.

Shunday qilib, Gerts tajribalari Maksvell nazariyasi uchun mustahkam poydevor yaratdi. Maksvell bashorat qilgan elektromagnit to'lqinlar amalda amalga oshdi.

RADIO ALOQA PRINSİPLARI

Radioaloqa radioto'lqinlar yordamida ma'lumotlarni uzatish va qabul qilish.

1896 yil 24 martda Rossiya fizika-kimyo jamiyati fizika bo'limining yig'ilishida Popov o'z asboblaridan foydalangan holda signallarni 250 m masofaga uzatishni aniq ko'rsatib, dunyodagi birinchi ikki so'zli radiogrammani uzatdi "Genrix. Gerts".

Qabul qiluvchining sxemasi A.S.POPOV

Popov radiotelegraf aloqasidan foydalangan (turli vaqtdagi signallarni uzatish), bunday aloqa faqat kod yordamida amalga oshirilishi mumkin. Radio to'lqinlarining manbai sifatida Gertz vibratorli uchqun uzatgich ishlatilgan va kogerer qabul qiluvchi sifatida xizmat qilgan, elektromagnit to'lqin urilganda qarshiligi yuzlab marta pasayib ketadigan metall qatlamli shisha naycha. Kohererning sezgirligini oshirish uchun uning uchlaridan biri erga ulangan, ikkinchisi esa Yerdan yuqoriga ko'tarilgan simga ulangan, antennaning umumiy uzunligi to'lqin uzunligining to'rtdan biriga teng. Uchqun uzatuvchi signal tez pasayadi va uzoq masofalarga uzatilishi mumkin emas.

Radiotelefon aloqalari (nutq va musiqa) yuqori chastotali modulyatsiyalangan signaldan foydalanadi. Past (tovushli) chastotali signal axborotni olib yuradi, lekin amalda chiqarilmaydi va yuqori chastotali signal yaxshi chiqariladi, lekin ma'lumotni olib yurmaydi. Modulyatsiya radiotelefon aloqasi uchun ishlatiladi.

Modulyatsiya - HF va LF signalining parametrlari o'rtasidagi yozishmalarni o'rnatish jarayoni.

Radiotexnikada bir nechta modulyatsiya turlari qo'llaniladi: amplituda, chastota, faza.

Amplituda modulyatsiyasi - tebranishlar amplitudasining o'zgarishi (elektr, mexanik va boshqalar), tebranishlarning chastotasidan ancha past chastotada sodir bo'ladi.

Yuqori chastotali garmonik tebranish ō amplitudada past chastotali garmonik tebranish Ō (t = 1/Ō - uning davri), t - vaqt, A - yuqori chastotali tebranish amplitudasi, T - uning davri.

AM signalidan foydalangan holda radio aloqa sxemasi

AM osilatori

RF signalining amplitudasi LF signalining amplitudasiga ko'ra o'zgaradi, keyin modulyatsiyalangan signal uzatuvchi antenna tomonidan chiqariladi.

Radio qabul qiluvchida qabul qiluvchi antenna radio to'lqinlarini oladi, tebranish pallasida rezonans tufayli kontaktlarning zanglashiga olib keladigan signal (uzatuvchi stantsiyaning tashuvchisi chastotasi) tanlanadi va kuchaytiriladi, so'ngra past chastotali komponent. signalini tanlash kerak.

Radio detektori

Aniqlash – yuqori chastotali signalni past chastotali signalga aylantirish jarayoni. Aniqlangandan so'ng qabul qilingan signal transmitter mikrofonida harakat qilgan tovush signaliga mos keladi. Kuchaytirishdan keyin past chastotali tebranishlar tovushga aylanishi mumkin.

Detektor (demodulyator)

Diyot o'zgaruvchan tokni to'g'rilash uchun ishlatiladi

a) AM signali, b) aniqlangan signal

RADAR

Radioto'lqinlar yordamida jismlarning joylashishini va ularning harakat tezligini aniqlash va aniq aniqlash deyiladi. radar . Radar printsipi elektromagnit to'lqinlarni metallardan aks ettirish xususiyatiga asoslanadi.

1 - aylanadigan antenna; 2 - antenna kaliti; 3 - uzatuvchi; 4 - qabul qiluvchi; 5 - skaner; 6 - masofa ko'rsatkichi; 7 - yo'nalish ko'rsatkichi.

Radar uchun yuqori chastotali radio to'lqinlar (VHF) ishlatiladi, ularning yordami bilan yo'nalishli nur osongina hosil bo'ladi va radiatsiya quvvati yuqori. Metr va dekimetr diapazonida - vibratorlarning panjara tizimlari, santimetr va millimetr diapazonida - parabolik emitentlar. Joylashuv doimiy (maqsadni aniqlash uchun) va impulsli (ob'ekt tezligini aniqlash uchun) rejimda amalga oshirilishi mumkin.

Radarni qo'llash sohalari:

• 
  Aviatsiya, kosmonavtika, dengiz floti: har qanday ob-havoda va kunning istalgan vaqtida kemalar harakati xavfsizligi, ularning to'qnashuvining oldini olish, parvoz xavfsizligi va boshqalar. samolyot qo'nishi.
• 
  Urush: dushman samolyotlari yoki raketalarini o'z vaqtida aniqlash, zenit o'qini avtomatik sozlash.
• 
  Sayyoraviy radar: ularga masofani o'lchash, ularning orbitalarining parametrlarini ko'rsatish, aylanish davrini aniqlash, sirt topografiyasini kuzatish. Sobiq Ittifoqda (1961) - Venera, Merkuriy, Mars, Yupiterning radarlari. AQSh va Vengriyada (1946) - oy yuzasidan aks ettirilgan signalni qabul qilish bo'yicha tajriba.

TELEVIZION

Telekommunikatsiya sxemasi asosan radioaloqa sxemasi bilan mos keladi. Farqi shundaki, ovozli signalga qo'shimcha ravishda transmitter va qabul qiluvchining ishlashini sinxronlashtirish uchun tasvir va boshqaruv signallari (chiziq o'zgarishi va ramka o'zgarishi) uzatiladi. Transmitterda bu signallar modulyatsiya qilinadi va uzatiladi, qabul qilgichda ular antenna tomonidan olinadi va har biri o'z yo'lida ishlov berish uchun ketadi.

Ikonoskop yordamida tasvirni elektromagnit tebranishlarga aylantirishning mumkin bo'lgan sxemalaridan birini ko'rib chiqing:

Optik tizim yordamida mozaik ekranga tasvir proyeksiyalanadi, fotoelektr effekti tufayli ekran hujayralari boshqa musbat zaryad oladi. Elektron qurol ekran bo'ylab harakatlanib, musbat zaryadlangan hujayralarni zaryadlovchi elektron nur hosil qiladi. Har bir hujayra kondansatör bo'lganligi sababli, zaryadning o'zgarishi o'zgaruvchan kuchlanishning paydo bo'lishiga olib keladi - elektromagnit tebranish. Keyin signal kuchaytiriladi va modulyatsiya qiluvchi qurilmaga beriladi. Kineskopda video signal yana tasvirga aylantiriladi (kineskopning ishlash printsipiga qarab turli yo'llar bilan).

Televizion signal radiodan ko'ra ko'proq ma'lumotga ega bo'lganligi sababli, ish yuqori chastotalarda (metr, dekimetr) amalga oshiriladi.

Radioto'lqinlarning tarqalishi.
Radio to'lqin - diapazondagi elektromagnit to'lqin (10 4

Ushbu diapazonning har bir bo'limi uning afzalliklaridan eng yaxshi foydalanish mumkin bo'lgan joylarda qo'llaniladi. Turli diapazondagi radioto'lqinlar turli masofalarda tarqaladi. Radioto'lqinlarning tarqalishi atmosferaning xususiyatlariga bog'liq. Radioto'lqinlarning tarqalishiga yer yuzasi, troposfera va ionosfera ham kuchli ta'sir ko'rsatadi.

Radioto'lqinlarning tarqalishi- bu kosmosdagi radio diapazonining elektromagnit tebranishlarini bir joydan ikkinchi joyga, xususan, uzatuvchidan qabul qiluvchiga o'tkazish jarayoni.
Turli chastotali to'lqinlar boshqacha harakat qiladi. Keling, uzoq, o'rta, qisqa va ultra qisqa to'lqinlarning tarqalish xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqaylik.
Uzoq to'lqinlarning tarqalishi.

Uzun to'lqinlar (>1000 m) tarqaladi:

• 
  Yerning sferik yuzasida diffraktsiya tufayli 1-2 ming km gacha bo'lgan masofalarda. Atrofga chiqishga qodir Yer(1-rasm). Keyin ularning tarqalishi sferik to'lqin o'tkazgichning yo'naltiruvchi harakati tufayli aks ettirilmasdan sodir bo'ladi.

Guruch. bitta

Ulanish sifati:

qabul qilish barqarorligi. Qabul qilish sifati kun, yil, ob-havo sharoitlariga bog'liq emas.

Kamchiliklari:

Yer yuzasida tarqalayotgan to'lqinning kuchli yutilishi tufayli katta antenna va kuchli uzatuvchi talab qilinadi.

Atmosfera chiqindilari (chaqmoq) aralashadi.

Foydalanish:

• 
  Diapazon radioeshittirish, radiotelegraf, radionavigatsiya xizmatlari va suv osti kemalari bilan aloqa qilish uchun ishlatiladi.
• 
  Aniq vaqt signallari va meteorologik hisobotlarni uzatuvchi oz sonli radiostansiyalar mavjud.

O'rta to'lqinlarning tarqalishi

Oʻrta toʻlqinlar ( =100..1000 m) tarqaladi:

• 
  Uzoq to'lqinlar singari, ular er yuzasi atrofida egilishga qodir.
• 
  Qisqa to'lqinlar singari, ular ham ionosferadan qayta-qayta aks ettirilishi mumkin.

Transmitterdan uzoq masofalarda qabul qilish kunduzi yomon bo'lishi mumkin, lekin tunda qabul qilish yaxshilanadi. Qabul qilishning kuchi ham yilning vaqtiga bog'liq. Shunday qilib, kun davomida ular qisqa, kechasi esa uzoqroq tarqaladi.

Ulanish sifati:

• 
  Qisqa aloqa diapazoni. O'rta to'lqinli stantsiyalar ming kilometr ichida eshitiladi. Ammo atmosfera va sanoat shovqinlarining yuqori darajasi mavjud.

Foydalanish:

• 
  Rasmiy va havaskor aloqalar uchun, shuningdek, asosan eshittirish uchun ishlatiladi.

Yoyishqisqa to'lqinlar

Qisqa to'lqinlar (=10..100 m) tarqaladi:

• 
  Ionosfera va yer yuzasidan qayta-qayta aks ettirilgan (2-rasm).

Ulanish sifati:

Qisqa to'lqinlarda qabul qilish sifati quyosh faolligi darajasi, yil vaqti va kun vaqti bilan bog'liq bo'lgan ionosferadagi turli jarayonlarga bog'liq. Yuqori quvvatli transmitterlar talab qilinmaydi. Er stansiyalari va kosmik kemalar o'rtasidagi aloqa uchun ular yaroqsiz, chunki ular ionosferadan o'tmaydi.

Foydalanish:

• 
  Uzoq masofalarda aloqa qilish uchun. Televizion, radioeshittirish va harakatlanuvchi ob'ektlar bilan radioaloqa uchun. Idoraviy telegraf va telefon radiostansiyalari mavjud. Bu diapazon eng "aholi" hisoblanadi.

Ultrashortning tarqalishito'lqinlar

Ultra qisqa to'lqinlar (

• 
  Ba'zan ular bulutlardan, yerning sun'iy yo'ldoshlaridan yoki hatto oydan ham aks etishi mumkin. Bunday holda, aloqa diapazoni biroz oshishi mumkin.

Ulanish sifati:

Ultraqisqa to'lqinlarni qabul qilish eshitishning doimiyligi, o'chmasligi, shuningdek, turli shovqinlarning kamayishi bilan tavsiflanadi.

Ushbu to'lqinlar bo'yicha aloqa faqat ko'rish chizig'i masofasida mumkin L(7-rasm).

Ultraqisqa to'lqinlar ufqdan tashqariga tarqalmaganligi sababli, ko'plab oraliq transmitterlarni - takrorlagichlarni qurish kerak bo'ladi.

Takrorlovchi- radioaloqa liniyalarining oraliq nuqtalarida joylashgan, qabul qilingan signallarni kuchaytiruvchi va ularni keyingi uzatuvchi qurilma.

rele- oraliq nuqtada signallarni qabul qilish, ularni kuchaytirish va bir xil yoki boshqa yo'nalishda uzatish. Qayta uzatish aloqa diapazonini oshirish uchun mo'ljallangan.

O'tkazishning ikkita usuli mavjud: sun'iy yo'ldosh va yer usti.

Sun'iy yo'ldosh:

Faol releyli sun'iy yo'ldosh yerosti stansiyasi signalini qabul qiladi, uni kuchaytiradi va kuchli yo'naltiruvchi uzatuvchi orqali signalni Yerga bir xil yo'nalishda yoki boshqa yo'nalishda yuboradi.

Yer:

Signal er usti analog yoki raqamli radiostantsiyaga yoki bunday stansiyalar tarmog'iga uzatiladi va keyin bir xil yo'nalishda yoki boshqa yo'nalishda yuboriladi.

1 - radio uzatuvchi,

2 - uzatuvchi antenna, 3 - qabul qiluvchi antenna, 4 - radio qabul qiluvchi.

Foydalanish:

• 
  Aloqa sun'iy yo'ldoshlar Yer va

kosmik raketalar. Televizion va radioeshittirish (VHF va FM diapazonlari), radio navigatsiya, radar va uyali aloqa uchun keng qo'llaniladi.

VHF quyidagi diapazonlarga bo'linadi:

metrli to'lqinlar - 10 metrdan 1 metrgacha, kemalar, kemalar va port xizmatlari o'rtasidagi telefon aloqasi uchun ishlatiladi.

dekimetr - 1 metrdan 10 sm gacha, sun'iy yo'ldosh aloqasi uchun ishlatiladi.

santimetr - 10 dan 1 sm gacha, radarda qo'llaniladi.

millimetr - 1 sm dan 1 mm gacha, asosan tibbiyotda qo'llaniladi.

Mexanikto'lqin fizikada bu tebranish jismining energiyasini bir nuqtadan ikkinchi nuqtaga materiyani o'tkazmasdan, qandaydir elastik muhitda o'tishi bilan birga keladigan buzilishlarning tarqalishi hodisasi.

Molekulalar o'rtasida elastik o'zaro ta'sir mavjud bo'lgan muhit (suyuqlik, gaz yoki mustahkam) mexanik buzilishlar yuzaga kelishi uchun zaruriy shartdir. Ular moddaning molekulalari bir-biri bilan to'qnashib, energiyani uzatgandagina mumkin bo'ladi. Bunday buzilishlarga misollardan biri tovush (akustik to'lqin). Ovoz havo, suv yoki havo orqali tarqalishi mumkin qattiq tana lekin vakuumda emas.

Mexanik to'lqinni yaratish uchun bir oz boshlang'ich energiya kerak bo'ladi, bu esa muhitni muvozanatdan chiqaradi. Keyin bu energiya to'lqin orqali uzatiladi. Misol uchun, oz miqdorda suvga tashlangan tosh sirtda to'lqin hosil qiladi. Qattiq qichqiriq akustik to'lqin hosil qiladi.

Mexanik to'lqinlarning asosiy turlari:

• Ovoz;
• Suv yuzasida;
• Zilzilalar;
• seysmik to'lqinlar.

Mexanik to'lqinlarning hamma kabi cho'qqilari va pastliklari bor tebranish harakatlari. Ularning asosiy xususiyatlari quyidagilardir:

• Chastotasi. Bu soniyada tebranishlar soni. SIda o'lchov birliklari: [n] = [Hz] = [s -1].
• To'lqin uzunligi. Qo'shni cho'qqilar yoki chuqurliklar orasidagi masofa. [l] = [m].
• Amplituda. O'rta nuqtaning muvozanat holatidan eng katta og'ishi. [X max] = [m].
• Tezlik. Bu to'lqinning bir soniyada bosib o'tadigan masofasi. [V] = [m/s].

To'lqin uzunligi

To'lqin uzunligi - bir xil fazalarda tebranuvchi bir-biriga eng yaqin nuqtalar orasidagi masofa.

To'lqinlar kosmosda tarqaladi. Ularning tarqalish yo'nalishi deyiladi nur va to'lqin yuzasiga perpendikulyar chiziq bilan belgilanadi. Va ularning tezligi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Muhitning tebranishlar sodir bo'lgan qismini tebranishlar hali boshlanmagan qismidan ajratib turadigan to'lqin sirtining chegarasi, - to'lqinold.

Uzunlamasına va ko'ndalang to'lqinlar

To'lqinlarning mexanik turini tasniflash usullaridan biri to'lqindagi muhitning alohida zarrachalarining harakat yo'nalishini uning tarqalish yo'nalishiga nisbatan aniqlashdir.

To'lqinlardagi zarrachalarning harakat yo'nalishiga qarab quyidagilar mavjud:

1. ko'ndalangto'lqinlar. Ushbu turdagi to'lqinlardagi muhitning zarralari to'lqin nuriga to'g'ri burchak ostida tebranadi. Hovuzdagi to'lqin yoki gitara tebranish torlari ko'ndalang to'lqinlarni ko'rishga yordam beradi. Bu turdagi tebranish suyuq yoki gazsimon muhitda tarqala olmaydi, chunki bu muhitlarning zarralari tasodifiy harakatlanadi va ularning harakatini to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar ravishda tashkil qilish mumkin emas. Ko'ndalang turdagi to'lqinlar uzunlamasına qaraganda ancha sekinroq harakat qiladi.
2. Uzunlamasınato'lqinlar. Muhitning zarralari to'lqin qanday yo'nalishda tarqalsa, xuddi shu yo'nalishda tebranadi. Ushbu turdagi ba'zi to'lqinlar siqish yoki siqish to'lqinlari deb ataladi. Uzunlamasına tebranishlar buloqlar - davriy siqilishlar va kengaytmalar - bunday to'lqinlarning yaxshi vizualizatsiyasini ta'minlaydi. Uzunlamasına to'lqinlar mexanik turdagi eng tez to'lqinlardir. Havo, tsunami va ultratovushdagi tovush to'lqinlari uzunlamasınadir. Bularga yer ostida va suvda tarqaladigan ma'lum turdagi seysmik to'lqinlar kiradi.