Rango(del lat. espectro- representación, imagen) - es un conjunto de cada uno de los valores de cualquier cantidad física que caracteriza a un sistema o proceso.
A menudo, se utilizan las definiciones del espectro de frecuencia de oscilaciones (por ejemplo, electromagnético), el espectro de energías, momentos y masas de partículas. El espectro puede ser continuo y discreto (discontinuo).
son los espectros de radiación electromagnética en los rangos de longitud de onda IR, visible y UF. Los espectros ópticos se dividen en espectros de emisión, espectros de absorción (espectros de absorción), espectros de dispersión y espectros de reflexión.
Los espectros ópticos se obtienen de fuentes de luz al descomponer su radiación en longitudes de onda. λ (o frecuencias v = C/ λ , o números de onda 1/ λ =v/ C, que también se conocen como v) utilizando instrumentos espectrales. Para caracterizar la distribución de la radiación sobre las frecuencias, se introduce la densidad espectral de la radiación I (v), que es igual a la intensidad de radiación I, que cae en un intervalo de frecuencia unitaria (intensidad de radiación I es la densidad de flujo de la radiación electromagnética en todas las frecuencias). La intensidad de la radiación que cae en un pequeño intervalo espectral. Δv, es igual a I (v)Δv. Sumando expresiones similares sobre todas las frecuencias del espectro, obtenemos densidad de flujo de radiación I.
Tipos de espectros.
La composición espectral de la radiación de las sustancias es muy diversa, pero a pesar de ello, cada espectro se divide en 3 tipos:
- espectros continuos,
- espectros de línea,
- espectros rayados.
Espectros continuos, o espectros continuos, como se puede ver en los experimentos, dan cuerpos que están en estado sólido o estado liquido o gases altamente comprimidos. Para obtener un espectro continuo, el cuerpo debe calentarse a una temperatura alta.
Los espectros continuos están determinados no solo por la emisividad de los átomos mismos, sino que dependen en gran medida de la interacción de los átomos entre sí.
En la figura se ve la curva de dependencia de la densidad espectral de intensidad Radiación termal sobre la frecuencia (espectro) de un cuerpo con una superficie fuertemente negra. La curva tiene un máximo en la frecuencia v maX que depende de la temperatura corporal. Con el aumento de la temperatura, la energía de radiación máxima cambia a frecuencias más altas. La energía de radiación que cae sobre muy pequeños ( v → 0 ) y muy grande ( v → ∞ ) la frecuencia es muy pequeña. Cada una de las longitudes de onda está representada en el espectro continuo.
Espectros de línea se componen de líneas espectrales individuales, esto es una señal de que la sustancia emite luz de longitudes de onda específicas en ciertos intervalos espectrales muy estrechos. Todas las líneas tienen una longitud finita.
Los espectros de línea dan todas las sustancias en estado atómico (pero no molecular) gaseoso. En este caso, emiten átomos que no interactúan entre sí. Este es el tipo de espectro fundamental y más básico.
Los átomos aislados emiten longitudes de onda estrictamente definidas características de un tipo dado de átomo. Un ejemplo clásico El espectro de línea es el espectro del átomo de hidrógeno.
Regularidades espectrales en el espectro del átomo de hidrógeno.
En esta fórmula v- no la frecuencia, que se mide en s -1, sino el número de onda, que es igual a valor inverso longitud de onda 1/ λ y que se mide en m-1.
Para determinar las frecuencias de emisión de otras series del átomo de hidrógeno en lugar de dos en el denominador de la primera fracción en la fórmula 
necesita sustituir los números 1, 3, 4, 5.
Los números de los niveles de energía inferiores, tras la transición a la que se emiten las series correspondientes desde los niveles superiores:
Espectros rayados consisten en bandas separadas, que están separadas por espacios oscuros. Con la ayuda de un muy buen aparato espectral, se puede ver que todas las bandas consisten en un gran número de líneas muy próximas entre sí. Los espectros rayados emiten moléculas que no están unidas o están débilmente unidas entre sí.
Para observar los espectros moleculares, así como para observar los espectros de líneas, se utiliza el resplandor de los vapores en una llama o el resplandor de una descarga de gas.
Espectro de absorción También se dividen en 3 tipos (sólidos, rayados y rayados), al igual que los espectros de emisión. La absorción de la luz también depende de la longitud de onda. Entonces, el vidrio rojo transmite ondas que corresponden a la luz roja ( λ ≈ 8 10 - 5 cm), y absorbe el resto.
El gas absorbe más intensamente la luz de esas longitudes de onda que emite en un estado altamente calentado.
Por lo tanto, si se salta luz blanca a través de un gas frío que no irradia, aparecerán líneas oscuras contra el fondo del espectro de radiación continua. Estas son líneas de absorción que se forman en conjunto. espectro de absorción.
Los espectros obtenidos a partir de cuerpos autoluminosos se denominan espectros de emisión. Observaciones Directas y las fotografías de los espectros muestran que los espectros de emisión son de tres tipos: continuos, lineales y rayados.
Los espectros continuos (ver hoja de guarda de color, d) se obtienen a partir de sólidos luminosos y cuerpos liquidos como resultado de su calentamiento.
Los espectros de línea (ver hoja de guarda de color, e) consisten en líneas estrechas de varios colores separadas por espacios oscuros. Dichos espectros se obtienen a menudo de gases o vapores luminosos.
El resplandor del gas puede ser causado al pasar a través de él. electricidad. Al colocar un tubo de vidrio con el gas bajo investigación frente a la rendija del espectroscopio y pasar una corriente eléctrica a través del gas, se examina el espectro de emisión del gas.
Los espectros lineales de vapores y gases también se pueden obtener calentándolos, por ejemplo, en la llama de un quemador. De la misma forma es posible obtener espectros de líneas de sustancias que en condiciones normales se encuentran en estado sólido o líquido. Para ello, se introducen en la llama granos de amianto sólido o líquido humedecido. quemador de gas. Las sustancias que se evaporan en la llama del mechero dan un espectro de líneas. A veces, estas sustancias interfieren con
arco eléctrico y, cerrando los electrodos de carbón caliente con un diafragma, observe líneas brillantes en el espectroscopio contra el fondo de un espectro continuo más débil del arco mismo. Tenga en cuenta que las líneas espectrales luminosas a menudo se denominan líneas de emisión.
Estudio de espectros de línea varias sustancias mostró que cada elemento químico da su propio espectro de líneas, que no coincide con los espectros de otros elementos. Los espectros de líneas de los elementos químicos difieren en color, posición y número de líneas luminosas individuales. Característica para todos elemento químico las líneas se obtienen no solo en el visible, sino también en las partes infrarroja y ultravioleta del espectro. El estudio de los espectros de líneas se realizó por primera vez en 1854-1859. Científicos alemanes G. Kirchhoff y R. Bunsen.
Los espectros de línea son creados por la radiación de átomos individuales de elementos químicos que no están unidos a moléculas. Esta radiación está asociada con los procesos que ocurren dentro de los átomos. El estudio de los espectros de líneas permitió establecer la estructura capas de electronesátomos de varios elementos químicos.
Los espectros rayados consisten en una serie de bandas brillantes separadas por espacios oscuros (ver Fig. 34.12, que muestra el espectro del vapor de yodo y la hoja de guarda coloreada, g). Los espectros rayados son creados por la emisión de moléculas. Cuando se ven a través de un espectroscopio de alta resolución, las bandas se separan en una serie de líneas.
Tipos de radiación
Radiación termal – radiación, en la que las pérdidas de energía de los átomos por la emisión de luz son compensadas por la energía del movimiento térmico de los átomos (o moléculas) del cuerpo radiante. La fuente de calor es el sol, una lámpara incandescente, etc.
electroluminiscencia(del latín luminiscencia - "resplandor") - una descarga en un gas acompañada de un resplandor. Las luces del norte son una manifestación de electroluminiscencia. Utilizado en tubos para inscripciones publicitarias.
catodoluminiscencia– el brillo de los sólidos causado por su bombardeo por electrones. Gracias a ella brillan las pantallas de los tubos de rayos catódicos de los televisores.
quimioluminiscencia– emisión de luz en algunos reacciones químicas va con la liberación de energía. Se puede observar en el ejemplo de una luciérnaga y otros organismos vivos que tienen la propiedad de brillar intensamente.
Fotoluminiscencia– el resplandor de los cuerpos directamente bajo la acción de la radiación que cae sobre ellos. Un ejemplo son las pinturas luminosas que cubren Decoraciones de navidad, emiten luz después de ser irradiados. Este fenómeno es muy utilizado en las lámparas de luz diurna.
Para que un átomo comience a irradiar, necesita transferir una cierta cantidad de energía. Al irradiar, un átomo pierde la energía que ha recibido, y para el brillo continuo de una sustancia, es necesaria una afluencia de energía a sus átomos desde el exterior.
Espectros
Espectros rayados
El espectro rayado consta de bandas individuales separadas por espacios oscuros. Con la ayuda de un muy buen aparato espectral, se puede encontrar que cada banda es una colección de un gran número de líneas muy próximas entre sí. A diferencia de los espectros lineales, los espectros rayados no son producidos por átomos, sino por moléculas que no están unidas o están débilmente unidas entre sí.
Para observar los espectros moleculares, así como para observar los espectros lineales, se suele utilizar el resplandor de los vapores en una llama o el resplandor de una descarga de gas.
Análisis espectral
Análisis espectral: un conjunto de métodos para la determinación cualitativa y cuantitativa de la composición de un objeto, basado en el estudio de los espectros de interacción de la materia con la radiación, incluidos los espectros de radiación electromagnética, ondas acústicas, distribuciones de masa y energía. partículas elementales etc. Dependiendo del propósito del análisis y los tipos de espectros, existen varios métodos de análisis espectral. Los análisis espectrales atómicos y moleculares permiten determinar la composición elemental y molecular de una sustancia, respectivamente. En los métodos de emisión y absorción, la composición se determina a partir de los espectros de emisión y absorción. El análisis espectrométrico de masas se lleva a cabo utilizando los espectros de masas de iones atómicos o moleculares y permite determinar la composición isotópica de un objeto. El aparato espectral más simple es un espectrógrafo.
Esquema del dispositivo de un espectrógrafo de prisma.
Historia
Las líneas oscuras en las franjas espectrales se notaron hace mucho tiempo (por ejemplo, Wollaston las notó), pero el primer estudio serio de estas líneas no fue realizado hasta 1814 por Josef Fraunhofer. El efecto se llamó Fraunhofer Lines en su honor. Fraunhofer estableció la estabilidad de la posición de las líneas, compiló su tabla (contó 574 líneas en total), asignó un código alfanumérico a cada una. No menos importante fue su conclusión de que las líneas no están asociadas ni con el material óptico ni con la atmósfera terrestre, sino que son una característica natural. luz del sol. Encontró líneas similares en fuentes de luz artificial, así como en los espectros de Venus y Sirio.
Líneas de Fraunhofer
Para probar el método en 1868, la Academia de Ciencias de París organizó una expedición a la India, donde un completo Eclipse solar. Allí, los científicos encontraron que todas las líneas oscuras en el momento del eclipse, cuando el espectro de emisión cambió el espectro de absorción de la corona solar, se volvieron, como se predijo, brillantes sobre un fondo oscuro.
La naturaleza de cada una de las líneas, su conexión con los elementos químicos fueron aclarados gradualmente. En 1860, Kirchhoff y Bunsen, mediante análisis espectral, descubrieron el cesio y, en 1861, el rubidio. Y el helio fue descubierto en el Sol 27 años antes que en la Tierra (1868 y 1895, respectivamente).
Principio de funcionamiento
Los átomos de cada elemento químico tienen frecuencias de resonancia estrictamente definidas, por lo que es en estas frecuencias que emiten o absorben luz. Esto lleva al hecho de que en el espectroscopio, los espectros muestran líneas (oscuras o claras) en ciertos lugares característica de cada sustancia. La intensidad de las líneas depende de la cantidad de materia y de su estado. En el análisis espectral cuantitativo, el contenido de la sustancia de prueba está determinado por las intensidades relativas o absolutas de las líneas o bandas en los espectros.
El análisis espectral óptico se caracteriza por una relativa facilidad de implementación, la ausencia de entrenamiento complejo muestras para análisis, una pequeña cantidad de sustancia (10-30 mg) requerida para el análisis para Número grande elementos. Los espectros atómicos (absorción o emisión) se obtienen transfiriendo una sustancia a un estado de vapor calentando la muestra a 1000-10000 °C. Como fuentes de excitación de átomos en el análisis de emisión de materiales conductores, se utilizan una chispa, un arco de corriente alterna; mientras que la muestra se coloca en el cráter de uno de los electrodos de carbón. Las llamas o plasmas de varios gases se utilizan ampliamente para analizar soluciones.
Espectro de radiación electromagnética
Propiedades de la radiación electromagnética. Las radiaciones electromagnéticas con diferentes longitudes de onda tienen bastantes diferencias, pero todas ellas, desde las ondas de radio hasta la radiación gamma, son de la misma naturaleza física. Todo tipo de radiación electromagnética en mayor o menor medida en menor grado exhiben las propiedades de interferencia, difracción y polarización propias de las ondas. Al mismo tiempo, todos los tipos de radiación electromagnética exhiben propiedades cuánticas en mayor o menor medida.
Comunes a todas las radiaciones electromagnéticas son los mecanismos de su aparición: ondas electromagnéticas con cualquier longitud de onda puede ocurrir durante el movimiento acelerado cargas eléctricas o durante transiciones de moléculas, átomos o núcleos atómicos de un estado cuántico a otro. Las oscilaciones armónicas de cargas eléctricas van acompañadas de radiación electromagnética que tiene una frecuencia igual a la frecuencia de las oscilaciones de carga.
ondas de radio. Con oscilaciones que ocurren a frecuencias de 10 5 a 10 12 Hz, se produce radiación electromagnética, cuyas longitudes de onda se encuentran en el rango de varios kilómetros a varios milímetros. Esta sección de la escala de radiación electromagnética se refiere al rango de ondas de radio. Las ondas de radio se utilizan para comunicaciones por radio, televisión y radar.
Radiación infrarroja. Radiación electromagnética con una longitud de onda inferior a 1-2 mm, pero superior a 8 * 10 -7 m, es decir que se encuentran entre el rango de las ondas de radio y el rango de la luz visible se denominan radiación infrarroja.
La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo calentado. Las fuentes de radiación infrarroja son estufas, calentadores de agua, lámparas incandescentes eléctricas.
Con la ayuda de dispositivos especiales. radiación infrarroja se puede convertir a luz visible y recibir imágenes de objetos calientes en completa oscuridad. La radiación infrarroja se utiliza para secar productos pintados, construir paredes, madera.
luz visible.La luz visible (o simplemente luz) incluye la radiación con una longitud de onda de aproximadamente 8*10 -7 a 4*10 -7 m, desde la luz roja hasta la violeta.
La importancia de esta parte del espectro de radiación electromagnética en la vida humana es extremadamente alta, ya que una persona recibe casi toda la información sobre el mundo que la rodea con la ayuda de la visión. La luz es un requisito previo para el desarrollo de las plantas verdes y, por tanto, una condición necesaria para la existencia de vida en la Tierra.
Radiación ultravioleta. En 1801, el físico alemán Johann Ritter (1776 - 1810), mientras estudiaba el espectro, descubrió que
La radiación electromagnética que es invisible al ojo y tiene una longitud de onda más corta que la luz violeta se llama radiación ultravioleta. La radiación ultravioleta incluye radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de 4 * 10 -7 a 1 * 10 -8 m.
La radiación ultravioleta es capaz de matar bacterias patógenas, por lo que es muy utilizada en medicina. La radiación ultravioleta de la luz solar provoca procesos biológicos que conduce al oscurecimiento de la piel humana - quemaduras solares.
Las lámparas de descarga se utilizan como fuentes de radiación ultravioleta en medicina. Los tubos de tales lámparas están hechos de cuarzo, transparente a los rayos ultravioleta; por lo tanto, estas lámparas se llaman lámparas de cuarzo.
Rayos X. Si se aplica un voltaje constante de varias decenas de miles de voltios en un tubo de vacío entre un cátodo calentado que emite un electrón y un ánodo, entonces los electrones primero serán acelerados por el campo eléctrico y luego desacelerados bruscamente en la sustancia del ánodo cuando interactuando con sus átomos. Durante la desaceleración de los electrones rápidos en la materia o durante las transiciones de electrones en las capas internas de los átomos, surgen ondas electromagnéticas con una longitud de onda más corta que la de la radiación ultravioleta. Esta radiación fue descubierta en 1895 por el físico alemán Wilhelm Roentgen (1845-1923). La radiación electromagnética en el rango de longitud de onda de 10 -14 a 10 -7 m se denomina rayos X.
La capacidad de los rayos X para penetrar capas gruesas de materia se utiliza para diagnosticar enfermedades. órganos internos persona. En ingeniería, los rayos X se utilizan para controlar la estructura interna de varios productos, soldaduras. La radiación de rayos X tiene un fuerte efecto biológico y se usa para tratar ciertas enfermedades. Radiación gamma. Se denomina radiación gamma a la radiación electromagnética emitida por núcleos atómicos excitados y que surge de la interacción de partículas elementales.
Radiación gamma- la radiación electromagnética de longitud de onda más corta (<10 -10 м). Его особенностью являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Поэтому гамма-излучение обычно рассматривают как поток частиц - гамма-квантов. В области длин волн от 10 -10 до 10 -14 и диапазоны рентгеновского и гамма-излучений перекрываются, в этой области рентгеновские лучи и гамма-кванты по своей природе тождественны и отличаются лишь происхождением.
El conjunto de componentes monocromáticos en la radiación se llama espectro.
Los espectros de emisión
La composición espectral de la radiación de las sustancias es muy diversa. Pero, a pesar de esto, todos los espectros, como muestra la experiencia, se pueden dividir en tres tipos.
Espectros continuos
espectro continuorepresenta una franja multicolor continua.
La luz blanca tiene espectro continuo. El espectro solar o el espectro de luz del arco es continuo. Esto significa que todas las longitudes de onda están representadas en el espectro. No hay discontinuidades en el espectro y se puede ver una banda continua multicolor en la pantalla del espectrógrafo.
Los espectros continuos (o continuos), como muestra la experiencia, dan cuerpos que se encuentran en estado sólido o líquido, así como gases altamente comprimidos. Para obtener un espectro continuo, debe calentar el cuerpo a una temperatura alta. El plasma a alta temperatura también produce un espectro continuo. Las ondas electromagnéticas son emitidas por el plasma principalmente cuando los electrones chocan con los iones.
La naturaleza del espectro continuo y el hecho mismo de su existencia están determinados no solo por las propiedades de los átomos radiantes individuales, sino que también dependen en gran medida de la interacción de los átomos entre sí.
La radiación de fuentes en las que los átomos de materia emiten luz ha espectro discreto . Se dividen en:
1. gobernado
2. rayado
Espectros de línea
espectro de línea consiste en líneas separadas de colores de brillo variable, separadas por franjas oscuras anchas.
Introduzcamos en la pálida llama de un mechero de gas un trozo de amianto empapado en una solución de sal común de mesa. Al observar una llama a través de un espectroscopio, una línea amarilla brillante parpadea contra el fondo de un espectro continuo apenas distinguible de la llama. Esta línea amarilla está dada por el vapor de sodio, que se forma durante la división de las moléculas de cloruro de sodio en una llama. La figura también muestra los espectros de hidrógeno y helio. Estos espectros se denominan espectros lineales. La presencia de un espectro de líneas significa que la sustancia emite luz solo de ciertas longitudes de onda (más precisamente, en ciertos intervalos espectrales muy estrechos).
Los espectros de línea dan todas las sustancias en estado atómico (pero no molecular) gaseoso. En este caso, la luz es emitida por átomos que prácticamente no interactúan entre sí. Este es el tipo de espectro más fundamental y básico.
Los átomos aislados emiten longitudes de onda estrictamente definidas.
Por lo general, los espectros de línea se observan utilizando el brillo de los vapores de una sustancia en una llama o el brillo de una descarga de gas en un tubo lleno del gas en estudio.
Con un aumento en la densidad de un gas atómico, las líneas espectrales individuales se expanden y, finalmente, con una compresión muy grande del gas, cuando la interacción de los átomos se vuelve significativa, estas líneas se superponen entre sí, formando un espectro continuo.
Espectros rayados
espectro rayado consta de bandas individuales separadas por espacios oscuros.
Con la ayuda de un muy buen aparato espectral, se puede encontrar que cada banda es una colección de un gran número de líneas muy próximas entre sí. A diferencia de los espectros de línea se generan espectros rayados no átomos, sino moléculas que no están unidas o están débilmente unidas entre sí.
Para observar los espectros moleculares, así como para observar los espectros lineales, se suele utilizar el resplandor de los vapores en una llama o el resplandor de una descarga de gas.
Espectro de absorción
Todas las sustancias cuyos átomos se encuentran en estado excitado emiten ondas luminosas, cuya energía se distribuye de una determinada forma a lo largo de las longitudes de onda. La absorción de luz por una sustancia también depende de la longitud de onda. Así, el vidrio rojo transmite las ondas correspondientes a la luz roja y absorbe todas las demás.
Si la luz blanca pasa a través de un gas frío que no irradia, aparecen líneas oscuras contra el fondo del espectro continuo de la fuente. Este será el espectro de absorción.
Espectro de absorciónrepresenta líneas oscuras contra el fondo del espectro continuo de la fuente.
El gas absorbe más intensamente la luz de precisamente esas longitudes de onda que emite cuando está muy caliente. Las líneas oscuras contra el fondo del espectro continuo son las líneas de absorción, que juntas forman el espectro de absorción.
Hay espectros de absorción continuos, lineales y rayados.
Diversos tipos de radiación electromagnética, sus propiedades y aplicaciones prácticas.
Escala de ondas electromagnéticas. Los límites entre diferentes rangos son condicionales.
vibraciones de baja frecuencia.
CC - frecuencia v = 0 – 10 Hz.
Ruido atmosférico y corriente alterna - frecuencia ν = 10 – 10 4 Hz
Ondas de radio.
Frecuencia ν =10 4 – 10 11 Hz
Longitud de onda λ \u003d 10 -3 - 10 3 m
Obtenido mediante circuitos oscilatorios.
Propiedades.
Las ondas de radio de diferentes frecuencias y con diferentes longitudes de onda son absorbidas y reflejadas por los medios de diferentes maneras y presentan propiedades de difracción e interferencia.
Solicitud.
Radio comunicación, televisión, radar.
Radiación infrarroja.
Frecuencia v =3 10 11 – 4 10 14 Hz
Longitud de onda λ = 8 10 -7 - 2 10 -3 m
Irradiada por átomos y moléculas de materia.
La radiación infrarroja es emitida por todos los cuerpos a cualquier temperatura. Una persona emite ondas electromagnéticas λ ≈ 9 10 -6 m.
Propiedades.
- Pasa a través de algunos cuerpos opacos, así como a través de la nieve, la lluvia, la neblina.
- Produce un efecto químico en las placas fotográficas.
- Absorbido por la sustancia, la calienta.
- Provoca un efecto fotoeléctrico interno en germanio.
- Invisible.
- Capaz de fenómenos de interferencia y difracción.
- Registro por métodos térmicos, fotoeléctricos y fotográficos.
Solicitud.
Obtenga imágenes de objetos en la oscuridad, dispositivos de visión nocturna, en la niebla. Utilizado en medicina forense, en fisioterapia. en la industria para el secado de productos pintados, paredes de edificios, madera, frutas.
radiación visible.
La porción de radiación electromagnética que es percibida por el ojo (del rojo al violeta).
Frecuencia v =4 10 14 – 8 10 14 Hz
Longitud de onda λ = 8 10 -7 - 4 10 -7 m
Propiedades.
Reflejado, refractado, afecta al ojo, capaz de los fenómenos de dispersión, interferencia, difracción.
Radiación ultravioleta.
Frecuencia v =8 10 14 – 3 10 15 Hz
Longitud de onda λ \u003d 10 -8 - 4 10 -7 metros(pero menos que la luz violeta)
Fuentes: lámparas de descarga con tubos de cuarzo (lámparas de cuarzo).
Irradiada por todos los sólidos con t > 1000°C, así como por el vapor de mercurio luminoso.
Propiedades.
- Alta actividad química (descomposición de cloruro de plata, brillo de cristales de sulfuro de zinc).
- Invisible.
- Mata microorganismos.
- En pequeñas dosis, tiene un efecto beneficioso sobre el cuerpo humano (bronceado), pero en grandes dosis tiene un efecto biológico negativo: un cambio en el desarrollo celular y el metabolismo, un efecto en los ojos.
Solicitud.
En medicina, en cosmetología (solarium, bronceado), en industria.
Rayos X.
Frecuencia v =3 10 15 – 3 10 19 Hz
Longitud de onda λ \u003d 10 -11 - 4 10 -8 metro
Se emiten durante una fuerte desaceleración de los electrones que se mueven con gran aceleración.
Obtenido utilizando un tubo de rayos X: los electrones en un tubo de vacío son acelerados por un campo eléctrico a Alto voltaje, que llegan al ánodo, se desaceleran bruscamente al impactar. Al frenar, los electrones se mueven con aceleración y emiten ondas electromagnéticas de corta longitud (de 100 a 0,01 nm).
Propiedades.
- Interferencia, difracción de rayos X en una red cristalina.
- Gran poder de penetración.
- La irradiación en dosis altas causa la enfermedad por radiación.
Solicitud.
En medicina (diagnóstico de enfermedades de órganos internos), en industria (control de la estructura interna de diversos productos, soldaduras).
Gamma - radiación (γ - radiación).
Frecuencia v =3 10 20 Hz y más alto
Longitud de onda λ \u003d 3.3 10 -11 m
Fuentes: núcleo atómico(reacciones nucleares).
Propiedades.
- Tiene un gran poder de penetración.
- Tiene un fuerte efecto biológico.
Solicitud.
En medicina, en producción (γ - detección de fallas).
Las propiedades magnéticas de las sustancias están determinadas por las propiedades magnéticas de los átomos o partículas elementales (electrones, protones y neutrones) que forman los átomos. Actualmente se establece que propiedades magnéticas los protones y los neutrones son casi 1000 veces más débiles que las propiedades magnéticas de los electrones. Por lo tanto, las propiedades magnéticas de las sustancias están determinadas principalmente por los electrones que forman los átomos.
— Ley de Boyle - Mariotte.
— Ley de Gay-Lussac.
— ley de charles(Segunda Ley de Gay-Lussac, 1808)
2. Ojo el ser humano es un complejo sistema óptico, que en su acción es similar al sistema óptico de una cámara. La estructura esquemática del ojo se muestra en la fig. 1. El ojo tiene una forma casi esférica y un diámetro de unos 2,5 cm, por fuera está tapado Escudo protector 1 el color blanco- esclerótica. La parte transparente anterior de la segunda esclerótica se llama córnea. A cierta distancia está el iris 3, coloreado con pigmento. El agujero en el iris es la pupila.
Dependiendo de la intensidad de la luz incidente, la pupila cambia reflexivamente su diámetro de aproximadamente 2 a 8 mm, es decir, actúa como un diafragma de cámara. Entre la córnea y el iris hay un líquido transparente. Detrás de la pupila está la lente 4, un cuerpo elástico similar a una lente. Un músculo especial 5 puede cambiar la forma de la lente dentro de ciertos límites, cambiando así su potencia óptica. El resto del ojo se llena con el cuerpo vítreo. Parte trasera ojos - el fondo, está cubierto con una retina 6, que es una ramificación compleja del nervio óptico 7 con terminaciones nerviosas - bastones y conos, que son elementos sensibles a la luz.
Los rayos de luz de un objeto, refractados en el límite aire-córnea, pasan más a través del cristalino (un cristalino con potencia óptica variable) y crean una imagen en la retina, aparece una imagen invertida real reducida de objetos, que el cerebro corrige en uno recto La córnea, el líquido transparente, el cristalino y el vítreo forman un sistema óptico, cuyo centro óptico se encuentra a una distancia de unos 5 mm de la córnea.
Con un músculo ocular relajado, la potencia óptica del ojo es de aproximadamente 59 dioptrías, con una tensión muscular máxima: 70 dioptrías. La característica principal del ojo como instrumento óptico es la capacidad de cambiar reflexivamente la potencia óptica de la óptica del ojo según la posición del objeto. Esta adaptación del ojo a un cambio en la posición del objeto observado se denomina acomodación.
El área de acomodación del ojo puede determinarse por la posición de dos puntos:
El punto lejano de acomodación está determinado por la posición del objeto, cuya imagen se obtiene en la retina con un músculo ocular relajado. En un ojo normal, el punto lejano de acomodación está en el infinito.
El punto más cercano de acomodación es la distancia desde el objeto bajo consideración hasta el ojo en la tensión máxima del músculo del ojo. El punto más cercano de un ojo normal se encuentra a una distancia de 10 a 20 cm del ojo. Con la edad, esta distancia aumenta.
Además de estos dos puntos, que definen los límites del área de alojamiento, el ojo tiene una distancia mejor visión, es decir, la distancia del objeto al ojo, a la que es más conveniente (sin estrés excesivo) considerar los detalles del objeto (por ejemplo, para leer un texto pequeño). Se supone condicionalmente que esta distancia en un ojo normal es de 25 cm. En caso de discapacidad visual, las imágenes de objetos distantes en el caso de un ojo sin tensión pueden aparecer delante de la retina (miopía) o detrás de la retina (hipermetropía).
En algunas personas, los ojos en un estado relajado crean una imagen del objeto no en la retina, sino frente a ella. Como resultado, la imagen del sujeto está "borrosa". Tales personas no pueden ver claramente los objetos distantes, pero pueden ver los objetos que están cerca. Esto se observa si el ancho del ojo es grande o el cristalino es demasiado convexo (tiene una gran curvatura). En este caso, no se forma una imagen clara del objeto en la retina, sino frente a ella. Esta falta (defecto) de la visión se llama miopía (de lo contrario, miopía).
Las personas miopes necesitan gafas con lentes divergentes (con potencia óptica negativa). Después de pasar a través de una lente de este tipo, los rayos de luz son enfocados por la lente exactamente en la retina. Por lo tanto, una persona miope armada con anteojos puede ver objetos distantes, al igual que una persona con visión normal.
Otras personas pueden ver bien los objetos distantes, pero no pueden distinguir los que están cerca. En un estado relajado, se obtiene una imagen clara de objetos distantes detrás de la retina. Como resultado, la imagen del sujeto está "borrosa". Esto es posible cuando el ancho del ojo no es lo suficientemente grande o el cristalino del ojo es plano, entonces una persona ve claramente los objetos distantes y los cercanos mal. Esta falta de visión se llama hipermetropía.
Una forma especial de hipermetropía es la hipermetropía senil o presbicia. Ocurre porque la elasticidad del cristalino disminuye con la edad y ya no se contrae tan bien como en los jóvenes. A las personas hipermétropes se les puede ayudar con gafas con lentes convergentes (potencia óptica positiva).
1. La ley de la propagación rectilínea de la luz.: La luz viaja en línea recta en un medio ópticamente homogéneo.
2. ley de la reflexion de la luz: los rayos incidente y reflejado, así como la perpendicular a la interfaz entre dos medios, restaurados en el punto de incidencia del rayo, se encuentran en el mismo plano (el plano de incidencia). Ángulo de reflexión γ igual al ángulo cayendo α.
3. Ley de la refracción de la luz.: los rayos incidente y refractado, así como la perpendicular a la interfaz entre dos medios, restaurados en el punto de incidencia del rayo, se encuentran en el mismo plano. La relación entre el seno del ángulo de incidencia α y el seno del ángulo de refracción β es un valor constante para dos medios dados:
Valor constante norte llamado indicador relativo refracción segundo entorno en relación con el primero. El índice de refracción de un medio con respecto al vacío se llama indicador absoluto refracción.
Índice de refracción relativo de dos medios es igual a la razón sus índices de refracción absolutos:
norte = norte 2 / norte 1
Las leyes de reflexión y refracción se explican en física ondulatoria. Según los conceptos ondulatorios, la refracción es consecuencia de un cambio en la velocidad de propagación de la onda durante la transición de un medio a otro. El significado físico del índice de refracción es la relación entre la velocidad de propagación de las ondas en el primer medio υ 1 y la velocidad de su propagación en el segundo medio υ 2:
El índice de refracción absoluto es igual a la relación entre la velocidad de la luz C en el vacío a la velocidad de la luz υ en el medio:
Un medio con un índice de refracción absoluto más bajo se llama ópticamente menos denso.
Cuando la luz pasa de un medio ópticamente más denso a uno ópticamente menos denso norte 2
Para el ángulo de incidencia α = α pr sen β = 1; valor sin α pr \u003d n 2 / n 1< 1.
Si el segundo medio es aire (n2 ≈ 1), entonces es conveniente reescribir la fórmula como
Sina pr \u003d 1 / n
1. primera ley de newton. Si sobre el cuerpo no actúan fuerzas o su acción es compensada, entonces este cuerpo se encuentra en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.
En la física moderna, la primera ley de Newton suele formularse de la siguiente manera:
Existen tales marcos de referencia, llamados de inercia, con respecto a los cuales un punto material mantiene invariable su velocidad si ningún otro cuerpo actúa sobre él.
La propiedad de los cuerpos de mantener su velocidad en ausencia de otros cuerpos que actúen sobre ellos se denomina inercia . Peso cuerpo - una medida cuantitativa de su inercia. En SI, se mide en kilogramos.
Los marcos de referencia en los que se cumple la primera ley de Newton se denominan inercial . Los marcos de referencia que se mueven con respecto a los inerciales con aceleración se denominan no inercial .
Fuerza- una medida cuantitativa de la interacción de los cuerpos. La fuerza es una cantidad vectorial y se mide en newtons (N). Una fuerza que produce el mismo efecto sobre un cuerpo que varias fuerzas que actúan simultáneamente se llama resultante estas fuerzas
Segundo ley de newton. La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas aplicadas al cuerpo e inversamente proporcional a su masa:
Si dos cuerpos interactúan entre sí, entonces las aceleraciones de estos cuerpos son inversamente proporcionales a sus masas.
El tercero ley de newton. Las fuerzas con las que interactúan los cuerpos entre sí son de igual magnitud y están dirigidas a lo largo de una línea recta en direcciones opuestas.
F 1 \u003d -F 2
2. Surgimiento de la SRT.
SRT apareció como resultado de una contradicción entre la electrodinámica de Maxwell y la mecánica de Newton.
Posibles salidas de la contradicción:
Fallo del principio de relatividad (H. Lorenz)
El fracaso de las fórmulas de Maxwell (G. Hertz)
Rechazo de los conceptos clásicos de espacio y tiempo, preservación del principio de relatividad y las leyes de Maxwell (A. Einstein)
La tercera posibilidad resultó ser la única correcta. Al desarrollarlo constantemente, A. Einstein llegó a nuevas ideas sobre el espacio y el tiempo. Las dos primeras formas, como se vio después, son refutadas por el experimento.
La teoría de la relatividad se basa en dos postulados..
1) El concepto de postulado en la ciencia
Un postulado en teoría física juega el mismo papel que un axioma en matemáticas. Esta es una proposición básica que no se puede probar lógicamente. En física, un postulado es el resultado de una generalización de hechos experimentales.
2) Postulados SRT.
Principio de relatividad de Einstein: todos los procesos de la naturaleza proceden de la misma manera en todas las IFR.
El segundo postulado: la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los ISO. No depende ni de la velocidad de la fuente ni de la velocidad del receptor de la señal luminosa.
Consecuencias de la SRT.
Relatividad de la Simultaneidad: Dos eventos espacialmente separados que son simultáneos en una IFR pueden no ser simultáneos en otra IFR.
Al pasar de un SO a otro, la secuencia de eventos puede cambiar en el tiempo, pero la secuencia de eventos de causa y efecto permanece sin cambios en todos los SO: el efecto viene después de la causa.
La razón de la relatividad de la simultaneidad es la finitud de la velocidad de propagación de las señales.
Relatividad de distancias (contracción relativista del tamaño de un cuerpo en un CO en movimiento): la longitud de un objeto en movimiento se reduce en la dirección del movimiento.
l - Longitud del cuerpo en reposo;
l0 - longitud del cuerpo móvil;
υ - La velocidad de su movimiento en este CO.
(los efectos relativistas son los observados a velocidades cercanas a la velocidad de la luz)
Las dimensiones de los objetos en la dirección perpendicular a la dirección del movimiento no cambian
Relatividad del tiempo: un reloj en movimiento se ralentiza.
τ0 es el intervalo de tiempo medido por los relojes que descansan en el SO donde ambos eventos ocurrieron en el mismo punto del espacio.
τ - Intervalo de tiempo entre dos eventos, medido por un reloj en movimiento.
El tiempo en una nave espacial que vuela a una velocidad constante pasa más lentamente que en una Tierra "estacionaria". Pero el astronauta no puede notar estos cambios de ninguna manera, porque y todos los procesos dentro de la nave que podrían servir como medida de la medida del tiempo se ralentizan en el mismo sentido. El latido del corazón y todas las funciones del cuerpo también ocurren en cámara lenta. Si la velocidad del movimiento se acerca a la velocidad de la luz, entonces el viaje a la Nebulosa de Andrómeda tomará 29 años. Pero según el reloj terrestre, pasarán casi 3 millones de años.
Ley relativista de la suma de velocidades (dirigida a lo largo de una línea)
υ 1 - velocidad del cuerpo en el 1er CO;
υ 2 - velocidad del cuerpo en el 2º CO;
υ - la velocidad de movimiento del 1º SO con respecto al 2º.
En υ 1 , υ <<desde obtenemos υ 2 = υ 1 + υ , es decir. la ley de la suma de velocidades en la mecánica clásica.
Si υ = desde(es decir, estamos hablando de la propagación de la luz), obtenemos υ 2 = desde, que corresponde al segundo postulado de SRT.
1. Si un cuerpo se lanza en ángulo con respecto al horizonte, en vuelo se ve afectado por la gravedad y la resistencia del aire. Si se desprecia la fuerza de resistencia, entonces la única fuerza que queda es la fuerza de gravedad. Por lo tanto, debido a la segunda ley de Newton, el cuerpo se mueve con una aceleración igual a la aceleración de caída libre; Las proyecciones de aceleración en los ejes de coordenadas son una x = 0, y en= -g.
Cualquier movimiento complejo de un punto material se puede representar como una imposición de movimientos independientes a lo largo de los ejes de coordenadas, y en la dirección de diferentes ejes, el tipo de movimiento puede diferir. En nuestro caso, el movimiento de un cuerpo volador se puede representar como una superposición de dos movimientos independientes: movimiento uniforme a lo largo del eje horizontal (eje X) y movimiento uniformemente acelerado a lo largo del eje vertical (eje Y) (Fig. 1) .
Por lo tanto, las proyecciones de velocidad del cuerpo cambian con el tiempo de la siguiente manera:
Por lo tanto, las coordenadas del cuerpo cambian así:
Con nuestra elección de origen, las coordenadas iniciales
 |
(1) |
Analicemos las fórmulas (1). Determinemos el tiempo de movimiento del cuerpo lanzado. Para ello, establecemos la coordenada y igual a cero, porque en el momento del aterrizaje, la altura del cuerpo es cero. De aquí obtenemos el tiempo de vuelo:
El rango de vuelo se obtiene de la primera fórmula (1). El rango de vuelo es el valor de la coordenada. X al final del vuelo, es decir en un momento igual a t0. Sustituyendo el valor (2) en la primera fórmula (1), obtenemos: este valor también tiene un significado físico.
A partir de las ecuaciones (1) se puede obtener la ecuación de la trayectoria del cuerpo, es decir ecuación que relaciona coordenadas X Y en cuerpo mientras se mueve.
Para hacer esto, necesitas expresar el tiempo de la primera ecuación (1):
y sustituirlo en la segunda ecuación. Entonces obtenemos:
Esta ecuación es la ecuación de trayectoria. Se puede ver que esta es la ecuación de una parábola con ramas hacia abajo, como lo indica el signo “-” delante del término cuadrático. Debe tenerse en cuenta que el ángulo de lanzamiento α y sus funciones son simplemente constantes aquí, es decir números constantes.
La velocidad instantánea en cualquier punto de la trayectoria se dirige tangencialmente a la trayectoria (ver Fig. 1). el módulo de velocidad está determinado por la fórmula:
Así, el movimiento de un cuerpo lanzado formando un ángulo con el horizonte o en dirección horizontal puede considerarse como el resultado de dos movimientos independientes - horizontal uniforme y vertical uniformemente acelerado (caída libre sin velocidad inicial o movimiento de un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba ).
2. Una reacción nuclear es un proceso de interacción de un núcleo atómico con otro núcleo o partícula elemental, acompañado de un cambio en la composición y estructura del núcleo y la liberación de partículas secundarias o γ-quanta.
La primera reacción nuclear fue realizada por E. Rutherford en 1919 en experimentos para detectar protones en productos de descomposición nuclear. Rutherford bombardeó átomos de nitrógeno con partículas alfa.
Durante las reacciones nucleares, varios leyes de conservación: momento, energía, momento angular, carga. Además de estas leyes clásicas, las reacciones nucleares obedecen a la llamada ley de conservación carga bariónica (es decir, el número de nucleones - protones y neutrones). También se cumplen una serie de otras leyes de conservación específicas de la física nuclear y la física de partículas elementales.
Las reacciones nucleares pueden proceder cuando los átomos son bombardeados por partículas cargadas rápidamente (protones, neutrones, partículas α, iones). La primera reacción de este tipo se llevó a cabo utilizando protones de alta energía obtenidos en el acelerador en 1932:
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Sin embargo, las más interesantes para uso práctico son las reacciones que ocurren durante la interacción de los núcleos con los neutrones. Dado que los neutrones carecen de carga, pueden penetrar fácilmente en los núcleos atómicos y provocar sus transformaciones. El destacado físico italiano E. Fermi fue el primero en estudiar las reacciones provocadas por los neutrones. Descubrió que las transformaciones nucleares son causadas no solo por neutrones rápidos, sino también por neutrones lentos que se mueven a velocidades térmicas.
Las reacciones nucleares van acompañadas de transformaciones de energía. El rendimiento energético de una reacción nuclear es la cantidad
| q = (METRO A+ METRO B- METRO C- METRO D) C 2 = ∆ Mc 2 . |
donde METRO un y METRO B - masas de productos iniciales, METRO C y METRO D es la masa de los productos finales de la reacción. Valor Δ METRO llamado defecto de masa. Las reacciones nucleares pueden proceder con la liberación ( q> 0) o con absorción de energía ( q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |q|, que se llama umbral de reacción .
Para que una reacción nuclear tenga un rendimiento energético positivo, la energía específica de enlace de los nucleones en los núcleos de los productos iniciales debe ser menor que la energía específica de enlace de los nucleones en los núcleos de los productos finales. Esto significa que ΔM debe ser positivo.
La fisión nuclear es el proceso de dividir un núcleo atómico en dos (raramente tres) núcleos con masas similares, llamados fragmentos de fisión. Como resultado de la fisión, también pueden aparecer otros productos de reacción: núcleos ligeros (principalmente partículas alfa), neutrones y cuantos gamma. La fisión puede ser espontánea (espontánea) y forzada (como resultado de la interacción con otras partículas, principalmente con neutrones). La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico, como resultado de lo cual se libera una gran cantidad de energía en forma de energía cinética de los productos de reacción, así como radiación. La fisión nuclear sirve como fuente de energía en reactores nucleares y armas nucleares.
A diferencia de la desintegración radiactiva de los núcleos, acompañada de la emisión de partículas α o β, las reacciones de fisión son un proceso en el que un núcleo inestable se divide en dos grandes fragmentos de masas comparables.
En 1939, los científicos alemanes O. Hahn y F. Strassmann descubrieron la fisión de los núcleos de uranio. Continuando con la investigación iniciada por Fermi, descubrieron que cuando se bombardea uranio con neutrones, surgen elementos de la parte media del sistema periódico: isótopos radiactivos de bario ( Z= 56), criptón ( Z= 36), etc
El uranio se presenta en la naturaleza en forma de dos isótopos: (99,3%) y (0,7%). Cuando son bombardeados por neutrones, los núcleos de ambos isótopos pueden dividirse en dos fragmentos. En este caso, la reacción de fisión procede más intensamente con neutrones lentos (térmicos), mientras que los núcleos entran en una reacción de fisión solo con neutrones rápidos con una energía del orden de 1 MeV.
La reacción de fisión nuclear es de interés primordial para la ingeniería de energía nuclear. En la actualidad, se conocen alrededor de 100 isótopos diferentes con números de masa de alrededor de 90 a 145 que surgen de la fisión de este núcleo.
Como resultado de la fisión nuclear iniciada por un neutrón, surgen nuevos neutrones que pueden provocar reacciones de fisión de otros núcleos. Los productos de fisión de los núcleos de uranio-235 también pueden ser otros isótopos de bario, xenón, estroncio, rubidio, etc.
La energía cinética liberada durante la fisión de un núcleo de uranio es enorme, del orden de 200 MeV. Se puede hacer una estimación de la energía liberada durante la fisión nuclear utilizando el concepto de energía de enlace específica de los nucleones en el núcleo. La energía específica de enlace de los nucleones en núcleos con número de masa A ≈ 240 es de aproximadamente 7,6 MeV/nucleon, mientras que en núcleos con números de masa A = 90 - 145 la energía específica es aproximadamente igual a 8,5 MeV/nucleon. Por tanto, la fisión de un núcleo de uranio libera una energía del orden de 0,9 MeV/nucleón, o aproximadamente 210 MeV por átomo de uranio. Con la fisión completa de todos los núcleos contenidos en 1 g de uranio, se libera la misma energía que durante la combustión de 3 toneladas de carbón o 2,5 toneladas de petróleo.
Los productos de fisión del núcleo de uranio son inestables, ya que contienen un exceso significativo de neutrones. En efecto, la relación N/Z para los núcleos más pesados es de aproximadamente 1,6, para núcleos con números de masa de 90 a 145 esta relación es del orden de 1,3 - 1,4. Por lo tanto, los fragmentos de núcleo sufren una serie de desintegraciones β sucesivas, como resultado de lo cual aumenta el número de protones en el núcleo y disminuye el número de neutrones hasta que se forma un núcleo estable.
En la fisión de un núcleo de uranio-235, que se produce por la colisión con un neutrón, se liberan 2 o 3 neutrones. En condiciones favorables, estos neutrones pueden golpear otros núcleos de uranio y provocar su fisión. En esta etapa, ya aparecerán de 4 a 9 neutrones, capaces de provocar nuevas desintegraciones de núcleos de uranio, etc. Este proceso similar a una avalancha se denomina reacción en cadena.
Para que ocurra una reacción en cadena, el llamado factor de multiplicación de neutrones debe ser mayor que la unidad. En otras palabras, debería haber más neutrones en cada generación posterior que en la anterior. El factor de multiplicación está determinado no solo por el número de neutrones producidos en cada evento elemental, sino también por las condiciones en las que se desarrolla la reacción: algunos de los neutrones pueden ser absorbidos por otros núcleos o abandonar la zona de reacción.
1. El movimiento de rotación es un tipo de movimiento mecánico. Durante el movimiento de rotación de un punto material, describe un círculo. Durante el movimiento de rotación de un cuerpo absolutamente rígido, todos sus puntos describen círculos ubicados en planos paralelos. Los centros de todos los círculos se encuentran en este caso en una línea recta, perpendicular a los planos de los círculos y llamada eje de rotación. El eje de rotación se puede ubicar dentro del cuerpo y fuera de él. El eje de rotación en un marco de referencia dado puede ser móvil o fijo. Por ejemplo, en el marco de referencia asociado con la Tierra, el eje de rotación del rotor del generador en la central eléctrica está fijo.
Al elegir algunos ejes de rotación, puede obtener un movimiento de rotación complejo: un movimiento esférico, cuando los puntos del cuerpo se mueven a lo largo de las esferas. Cuando gira alrededor de un eje fijo que no pasa por el centro del cuerpo o un punto material giratorio, el movimiento de rotación se llama circular.
La rotación se caracteriza por el ángulo, medido en grados o radianes, la velocidad angular (medida en rad/s)
Con rotación uniforme (T es el período de rotación)
Frecuencia de rotación(frecuencia angular) - el número de revoluciones por unidad de tiempo.
Período de rotación es el tiempo de una revolución completa. El período de rotación y su frecuencia están relacionados por la relación
Linea de velocidad un punto ubicado a una distancia R del eje de rotación
Velocidad angular la rotación del cuerpo es una cantidad vectorial.
Relación entre el módulo de velocidad lineal υ y la velocidad angular ω:
La aceleración se dirige a lo largo del radio hacia el centro del círculo.
El es llamado normal o aceleración centrípeta . El módulo de aceleración centrípeta está relacionado con las velocidades lineal υ y angular ω por las relaciones:
2. La comunicación por radio es un tipo de comunicación inalámbrica, en la que las ondas de radio que se propagan en el espacio se utilizan como señal.
El principio de la comunicación por radio se basa en la transmisión de una señal desde un dispositivo transmisor, que contiene un transmisor y una antena transmisora, moviendo ondas de radio en un espacio abierto, a un dispositivo receptor, que contiene una antena receptora y un receptor de radio. Las oscilaciones armónicas con una frecuencia portadora perteneciente a cualquier rango de radiofrecuencia se modulan de acuerdo con el mensaje transmitido. Las oscilaciones de radiofrecuencia modulada son una señal de radio.
Desde el transmisor, la señal de radio ingresa a la antena, con la ayuda de la cual se excitan ondas electromagnéticas adecuadamente moduladas en el espacio circundante. Moviéndose libremente, las ondas de radio llegan a la antena receptora y provocan oscilaciones eléctricas en ella, que luego ingresan al receptor de radio. La señal de radio recibida ingresa al amplificador electrónico, se demodula, luego se extrae una señal similar a la señal que moduló las oscilaciones con la frecuencia portadora en el transmisor de radio. Después de eso, la señal amplificada adicionalmente es convertida por un dispositivo de reproducción apropiado en un mensaje similar al original.
La etapa más importante en el desarrollo de las comunicaciones por radio fue la creación en 1913 de un generador de oscilaciones electromagnéticas no amortiguadas. Además de la transmisión de señales telegráficas, que consisten en pulsos cortos y más largos ("puntos" y "guiones") de ondas electromagnéticas, se hicieron posibles comunicaciones radiotelefónicas confiables y de alta calidad: la transmisión de voz y música utilizando ondas electromagnéticas.
La dificultad de transmitir una señal de audio radica en el hecho de que las comunicaciones por radio requieren oscilaciones de alta frecuencia, y las oscilaciones del rango de sonido son oscilaciones de baja frecuencia, para cuya radiación es imposible construir antenas efectivas. Por lo tanto, las oscilaciones de frecuencia del sonido deben superponerse de una forma u otra a las oscilaciones de alta frecuencia, que ya las transportan a largas distancias.
El transmisor de radio contiene los siguientes elementos principales:
Un oscilador maestro de alta frecuencia que convierte la energía de una fuente de voltaje de CC en oscilaciones armónicas de alta frecuencia. La frecuencia de estas oscilaciones se denomina portadora. Debe ser estrictamente constante;
Convertidor de mensaje a señal eléctrica que se utiliza para modular las oscilaciones de frecuencia de la portadora. El tipo de transductor depende de la naturaleza física de la señal transmitida: para una señal de audio, el transductor es un micrófono, para la transmisión de imágenes es un tubo transmisor de televisión:
Un modulador en el que se modula una señal de alta frecuencia de acuerdo con la frecuencia de una señal de audio que transporta información a transmitir;
Por lo general, hay una o dos etapas del amplificador de potencia de la señal modulada;
Una antena radiante diseñada para irradiar ondas electromagnéticas al espacio circundante.
El receptor de radio está diseñado para recibir información transmitida mediante ondas electromagnéticas emitidas por la antena transmisora del transmisor de radio.
El receptor de radio contiene los siguientes elementos principales:
La antena receptora se utiliza para captar ondas electromagnéticas. Hay antenas diseñadas para vibraciones de una frecuencia estrictamente definida (antenas sintonizadas) y antenas que no están sintonizadas a una frecuencia específica (antenas de onda completa). En este último caso, aparecen oscilaciones moduladas forzadas en la antena, excitadas por varias estaciones de radio;
Un circuito resonante sintonizado a una determinada frecuencia, que, de la multitud de señales recibidas por la antena, selecciona una señal útil;
En RK, como resultado de la resonancia, aumenta la amplitud de voltaje de las oscilaciones recibidas. Sin embargo, en este caso, no se crea energía de alta frecuencia adicional y la potencia de la señal recibida no aumenta. Además, incluso disminuye un poco debido a las inevitables pérdidas de energía en la resistencia activa del circuito de entrada. La intensidad de la señal recibida es extremadamente baja. Por lo tanto, en el amplificador de alta frecuencia aumenta el voltaje de la señal recibida y aumenta su potencia;
cascada de detectores Aquí, la señal de alta frecuencia modulada amplificada se convierte y se extrae de ella una señal de modulación que transporta la información transmitida. Por lo tanto, la detección es un proceso inverso a la modulación. Como detector, se utilizan dispositivos con una característica no lineal: tubos de vacío y dispositivos semiconductores;
Amplificador de baja frecuencia. El voltaje de modulación de baja frecuencia asignado en la etapa del detector es pequeño y se amplifica en el amplificador de baja frecuencia;
Después de la amplificación, la señal de baja frecuencia va al altavoz (teléfono).
Radar llamado detección de objetos y la medición de sus coordenadas usando ondas de radio. El radar se basa en el hecho de que las ondas de radio se propagan en línea recta, a una velocidad constante y son reflejadas por los objetos que se encuentran en su camino. La instalación de radar se llama Radar o Radar, que consta de partes transmisoras y receptoras (Fig. 16 pero). La parte transmisora es una fuente de ondas de radio de alta potencia con una frecuencia en el rango de 10 7 a 10 11 Hz, que son recogidas por la antena en un haz estrecho dirigido hacia el objeto.
Parte del haz reflejado por el objeto se propaga hacia atrás en la dirección del radar y es capturado por su antena y parte receptora. La parte emisora emite ondas en forma de pulsos cortos con una duración de unos 10 -6 s. En los intervalos entre estos pulsos emitidos, la parte receptora del radar captura los pulsos reflejados por el objeto y determina el intervalo de tiempo t, gastado por ondas de radio en el camino hacia el objeto y de regreso. Conocimiento t y la velocidad de las ondas de radio desde, fácil de calcular la distancia al objeto S:
S = ct/2
La televisión es la transmisión y recepción de información de video usando ondas electromagnéticas.
El esquema de la televisión coincide básicamente con el esquema de la radiodifusión. La diferencia radica en el hecho de que en el transmisor, las oscilaciones son moduladas no solo por señales de sonido, sino también por señales de imagen. Las señales ópticas en la medida de TV que se transmite se convierten en señales eléctricas. Una onda electromagnética modulada transporta información a largas distancias. En un receptor de televisión, la señal de alta frecuencia se divide en tres señales: una señal de imagen, una señal de audio y una señal de control. Después de la amplificación, estas señales entran en sus bloques y se utilizan para el fin previsto.
Para reproducir el movimiento, se utiliza el principio del cine: la imagen de un objeto en movimiento (fotograma) se transmite decenas de veces por segundo (en la televisión 50 veces). La imagen del marco se convierte en señales eléctricas utilizando un iconoscopio. La imagen de un objeto se proyecta en la pantalla del iconoscopio mediante un sistema óptico (lente). La misma señal se obtiene en un receptor de televisión, donde la señal se convierte en una imagen visible en la pantalla del cinescopio.
Para que el cambio de la imagen en la pantalla del televisor parezca suave para una persona, la imagen en la pantalla cambia 25 veces por segundo. En este caso, cada imagen en la pantalla se crea como resultado de 625 recorridos horizontales del haz, moviéndose gradualmente en dirección vertical. Por lo tanto, para transmitir los cambios de brillo y color en cada punto de la pantalla, que ocurren a una frecuencia de 25 Hz, se necesita una frecuencia portadora más alta que para la comunicación por radio, de 50 a 800 MHz.
Dado que las ondas electromagnéticas correspondientes a la transmisión de televisión no se reflejan en la ionosfera, pueden propagarse desde la antena de televisión transmisora solo dentro de la visibilidad. Por lo tanto, para transmitir más lejos la señal de televisión, las torres de antenas de televisión intentan que sea lo más alta posible.
Un satélite situado a una altitud de varias decenas de miles de kilómetros sobre la superficie de la Tierra es capaz de transmitir una señal de televisión a
