Räckvidd(från lat. spektrum- representation, image) - är en uppsättning av vart och ett av värdena för alla fysiska kvantiteter som kännetecknar ett system eller en process.
Ofta används definitionerna av frekvensspektrumet för svängningar (till exempel elektromagnetiska), spektrumet av energier, momenta och massor av partiklar. Spektrum kan vara kontinuerligt och diskret (diskontinuerligt).
är spektra för elektromagnetisk strålning i IR-, synlig- och UF-våglängdsområdena. Optiska spektra är uppdelade i emissionsspektra, absorptionsspektra (absorptionsspektra), spridningsspektra och reflektionsspektra.
Optiska spektra erhålls från ljuskällor genom att sönderdela deras strålning i våglängder λ (eller frekvenser v = c/ λ , eller vågnummer 1/ λ =v/ c, som också kallas v) med hjälp av spektrala instrument. För att karakterisera fördelningen av strålning över frekvenser introduceras strålningens spektrala täthet jag (v), vilket är lika med strålningsintensiteten jag, som faller på ett enhetsfrekvensintervall (strålningsintensitet jagär flödestätheten för elektromagnetisk strålning vid alla frekvenser). Intensiteten av strålning som faller på ett litet spektralintervall Δv, är lika med jag (v) AV. Genom att summera liknande uttryck över alla frekvenser i spektrumet får vi strålningsflödestäthet jag.
Typer av spektra.
Den spektrala sammansättningen av strålningen av ämnen är mycket varierande, men trots detta är varje spektrum uppdelat i 3 typer:
- kontinuerliga spektra,
- linjespektra,
- randiga spektra.
Kontinuerliga spektra, eller kontinuerliga spektra, som framgår av experimenten, ge kroppar som är i fast eller flytande tillstånd eller högt komprimerade gaser. För att få ett kontinuerligt spektrum måste kroppen värmas upp till en hög temperatur.
Kontinuerliga spektra bestäms inte bara av själva atomernas emissivitet, utan beror i stor utsträckning på atomernas interaktion med varandra.
I figuren ser du beroendekurvan för intensitetens spektrala täthet värmestrålning på frekvensen (spektrumet) av en kropp med en starkt svart yta. Kurvan har ett maximum vid frekvensen v max vilket beror på kroppstemperaturen. Med ökande temperatur skiftar den maximala strålningsenergin till högre frekvenser. Strålningsenergin som faller på mycket liten ( v → 0 ) och mycket stor ( v → ∞ ) frekvensen är mycket liten. Var och en av våglängderna representeras i det kontinuerliga spektrumet.
Line Spectraär uppbyggda av individuella spektrallinjer, är detta ett tecken på att ämnet avger ljus med specifika våglängder i vissa, mycket smala spektrala intervall. Alla linjer har en ändlig längd.
Linjespektra ger alla ämnen i gasformigt atomärt (men inte molekylärt) tillstånd. I det här fallet sänder ut atomer som inte interagerar med varandra. Detta är den grundläggande, mest grundläggande typen av spektra.
Isolerade atomer avger strikt definierade våglängder som är karakteristiska för en given typ av atom. Ett klassiskt exempel Linjespektrumet är väteatomens spektrum.
Spektrala regelbundenheter i väteatomens spektrum.
I denna formel v- inte frekvensen, som mäts i s -1, utan vågtalet, som är lika med omvänt värde våglängd 1/ λ och som mäts i m-1.
För att bestämma emissionsfrekvenserna för andra serier av väteatomen istället för två i nämnaren för den första fraktionen i formeln 
du måste byta ut siffrorna 1, 3, 4, 5.
Siffrorna för de lägre energinivåerna, vid övergången till vilka motsvarande serier emitteras från de övre nivåerna:
Randigt Spectra bestå av separata band, som är åtskilda av mörka luckor. Med hjälp av en mycket bra spektralapparat kan man se att alla banden består av ett stort antal tätt placerade linjer. Randiga spektra avger molekyler som inte är bundna eller svagt bundna till varandra.
För att observera molekylära spektra, såväl som för att observera linjespektra, används glöden från ångor i en låga eller glöden från en gasurladdning.
Absorptionsspektraär också indelade i 3 typer (solid, fodrad och randig), liksom emissionsspektra. Absorptionen av ljus beror också på våglängden. Så rött glas sänder ut vågor som motsvarar rött ljus ( λ ≈ 8 10 - 5 cm), och absorberar resten.
Gasen absorberar mest intensivt ljuset av de våglängder som den avger i ett starkt uppvärmt tillstånd.
Alltså om du hoppar över vitt ljus genom en kall icke-strålande gas, kommer mörka linjer att dyka upp mot bakgrunden av det kontinuerliga strålningsspektrumet. Dessa är absorptionslinjer som bildas i aggregat absorptionsspektrum.
De spektra som erhålls från självlysande kroppar kallas emissionsspektra. Direkta observationer och fotografier av spektra visar att emissionsspektra är av tre typer: kontinuerlig, linje och randig.
Kontinuerliga spektra (se färg flygblad, d) erhålls från lysande fasta ämnen och flytande kroppar som ett resultat av deras uppvärmning.
Linjespektra (se färg flygblad, e) består av smala linjer i olika färger åtskilda av mörka luckor. Sådana spektra erhålls ofta från lysande gaser eller ångor.
Glöden av gas kan orsakas av att den passerar genom den elektricitet. Genom att placera ett glasrör med gasen som undersöks framför spektroskopets slits och föra en elektrisk ström genom gasen, undersöks gasens emissionsspektrum.
Linjespektra av ångor och gaser kan också erhållas genom att värma dem, till exempel i en brännarlåga. På samma sätt är det möjligt att erhålla linjespektra av ämnen som under normala förhållanden är i fast eller flytande tillstånd. För att göra detta införs korn av fasta ämnen eller vätskefuktad asbest i lågan. gasbrännare. Ämnen som avdunstar i brännarens låga ger ett linjespektrum. Ibland stör dessa ämnen
en elektrisk båge och, genom att stänga de heta kolelektroderna med ett membran, observera ljusa linjer i spektroskopet mot bakgrund av ett svagare kontinuerligt spektrum av själva bågen. Observera att ljusspektrala linjer ofta kallas emissionslinjer.
Studie av linjespektra olika ämnen visade att varje kemiskt grundämne ger sitt eget linjespektrum, som inte sammanfaller med andra grundämnens spektra. Linjespektra för kemiska element skiljer sig i färg, position och antal individuella ljuslinjer. Utmärkande för alla kemiskt element linjer erhålls inte bara i de synliga, utan också i de infraröda och ultravioletta delarna av spektrumet. Studiet av linjespektra utfördes första gången 1854-1859. Tyska forskarna G. Kirchhoff och R. Bunsen.
Linjespektra skapas av strålning av enskilda atomer av kemiska element som inte är bundna till molekyler. Denna strålning är associerad med de processer som sker inuti atomerna. Studiet av linjespektra gjorde det möjligt att fastställa strukturen elektronskal atomer av olika kemiska grundämnen.
Randiga spektra består av ett antal ljusa band åtskilda av mörka luckor (se fig. 34.12, som visar spektrumet av jodånga, och färgade flugblad, g). Randiga spektra skapas genom emission av molekyler. När de ses genom ett högupplöst spektroskop separeras banden i en serie linjer.
Typer av strålning
värmestrålning – strålning, där atomernas energiförluster för utsändning av ljus kompenseras av energin från den termiska rörelsen hos atomerna (eller molekylerna) i den utstrålande kroppen. Värmekällan är solen, en glödlampa osv.
elektroluminescens(från latinets luminescens - "glöd") - en urladdning i en gas åtföljd av en glöd. Norrskenet är en manifestation av elektroluminescens. Används i tuber för reklaminskriptioner.
katodoluminescens– glöden från fasta ämnen som orsakas av att de bombarderas med elektroner. Tack vare henne lyser skärmarna på katodstrålerör på TV-apparater.
Kemiluminescens– ljusutsläpp hos vissa kemiska reaktioner går med frigörandet av energi. Det kan observeras på exemplet med en eldfluga och andra levande organismer som har egenskapen att glöda.
Fotoluminescens– glöden från kroppar direkt under inverkan av strålning som faller på dem. Ett exempel är de självlysande färgerna som täcker julpynt, avger de ljus efter att ha blivit bestrålat. Detta fenomen används ofta i dagsljuslampor.
För att en atom ska börja stråla behöver den överföra en viss mängd energi. Genom att stråla förlorar en atom den energi den har fått, och för ett ämnes kontinuerliga glöd krävs ett inflöde av energi till dess atomer utifrån.
Spectra
Randigt Spectra
Det randiga spektrumet består av individuella band åtskilda av mörka luckor. Med hjälp av en mycket bra spektralapparat, kan det konstateras att varje band är en samling av ett stort antal mycket nära åtskilda linjer. Till skillnad från linjespektra produceras randiga spektra inte av atomer, utan av molekyler som inte är bundna eller svagt bundna till varandra.
För att observera molekylspektra, såväl som för att observera linjespektra, använder man vanligtvis glöden av ångor i en låga eller glöden från en gasurladdning.
Spektralanalys
Spektralanalys - en uppsättning metoder för kvalitativ och kvantitativ bestämning av ett objekts sammansättning, baserad på studiet av spektra för växelverkan mellan materia och strålning, inklusive spektra för elektromagnetisk strålning, akustiska vågor, mass- och energifördelningar elementarpartiklar etc. Beroende på syftet med analysen och typerna av spektra finns det flera metoder för spektralanalys. Atom- och molekylspektralanalyser gör det möjligt att bestämma ett ämnes elementära respektive molekylära sammansättning. I emissions- och absorptionsmetoderna bestäms sammansättningen från emissions- och absorptionsspektra. Masspektrometrisk analys utförs med hjälp av masspektra av atomära eller molekylära joner och gör det möjligt att bestämma den isotopiska sammansättningen av ett objekt. Den enklaste spektralapparaten är en spektrograf.
Schema för enheten av en prismaspektrograf
Historia
Mörka linjer på spektralränder märktes för länge sedan (till exempel noterades de av Wollaston), men den första seriösa studien av dessa linjer gjordes först 1814 av Josef Fraunhofer. Effekten fick namnet Fraunhofer Lines till hans ära. Fraunhofer fastställde stabiliteten för linjernas position, sammanställde deras tabell (han räknade totalt 574 linjer), tilldelade en alfanumerisk kod till var och en. Inte mindre viktig var hans slutsats att linjerna inte är förknippade med varken optiskt material eller jordens atmosfär, utan är en naturlig egenskap. solljus. Han hittade liknande linjer i artificiella ljuskällor, såväl som i Venus och Sirius spektra.
Fraunhofer linjer
För att testa metoden år 1868 anordnade vetenskapsakademin i Paris en expedition till Indien, där en hel solförmörkelse. Där fann forskare att alla mörka linjer vid tidpunkten för förmörkelsen, när emissionsspektrumet förändrade solkoronans absorptionsspektrum, blev, som förutspått, ljusa mot en mörk bakgrund.
Beskaffenheten av var och en av linjerna, deras samband med de kemiska grundämnena klargjordes gradvis. År 1860 upptäckte Kirchhoff och Bunsen, med hjälp av spektralanalys, cesium och 1861 rubidium. Och helium upptäcktes på solen 27 år tidigare än på jorden (1868 respektive 1895).
Funktionsprincip
Atomerna i varje kemiskt element har strikt definierade resonansfrekvenser, som ett resultat av vilket det är vid dessa frekvenser som de avger eller absorberar ljus. Detta leder till att i spektroskopet visar spektra linjer (mörka eller ljusa) in vissa platser kännetecknande för varje ämne. Linjernas intensitet beror på mängden materia och dess tillstånd. Vid kvantitativ spektralanalys bestäms innehållet av testämnet av den relativa eller absoluta intensiteten av linjer eller band i spektra.
Optisk spektral analys kännetecknas av relativ enkel implementering, frånvaron av komplex utbildning prover för analys, en liten mängd ämne (10-30 mg) som krävs för analys för stort antal element. Atomspektra (absorption eller emission) erhålls genom att överföra ett ämne till ett ångtillstånd genom att värma provet till 1000-10000 °C. Som källor för excitation av atomer i emissionsanalysen av ledande material används en gnista, en växelströmsbåge; medan provet placeras i kratern på en av kolelektroderna. Lågor eller plasma av olika gaser används i stor utsträckning för att analysera lösningar.
Spektrum av elektromagnetisk strålning
Egenskaper hos elektromagnetisk strålning. Elektromagnetisk strålning med olika våglängder har en hel del skillnader, men alla, från radiovågor till gammastrålning, är av samma fysiska natur. Alla typer av elektromagnetisk strålning i större eller mindre utsträckning mindre grad uppvisar egenskaperna interferens, diffraktion och polarisation som är karakteristiska för vågor. Samtidigt uppvisar alla typer av elektromagnetisk strålning kvantegenskaper i större eller mindre utsträckning.
Gemensamt för all elektromagnetisk strålning är mekanismerna för deras uppkomst: elektromagnetiska vågor med vilken våglängd som helst kan uppstå under accelererad rörelse elektriska laddningar eller under övergångar av molekyler, atomer eller atomkärnor från ett kvanttillstånd till ett annat. Harmoniska svängningar av elektriska laddningar åtföljs av elektromagnetisk strålning med en frekvens som är lika med frekvensen av laddningssvängningar.
radiovågor. Med svängningar som förekommer vid frekvenser från 10 5 till 10 12 Hz uppstår elektromagnetisk strålning, vars våglängder ligger i intervallet från flera kilometer till flera millimeter. Denna del av den elektromagnetiska strålningsskalan hänvisar till radiovågsområdet. Radiovågor används för radiokommunikation, TV och radar.
Infraröd strålning. Elektromagnetisk strålning med en våglängd mindre än 1-2 mm, men större än 8 * 10 -7 m, d.v.s. som ligger mellan räckvidden för radiovågor och räckvidden för synligt ljus kallas infraröd strålning.
Infraröd strålning sänds ut av alla uppvärmda kroppar. Källor till infraröd strålning är spisar, varmvattenberedare, elektriska glödlampor.
Med hjälp av speciella enheter infraröd strålning kan omvandlas till synligt ljus och ta emot bilder av uppvärmda föremål i totalt mörker. Infraröd strålning används för att torka målade produkter, bygga väggar, trä.
synligt ljus.Synligt ljus (eller helt enkelt ljus) inkluderar strålning med en våglängd på cirka 8*10 -7 till 4*10 -7 m, från rött till violett ljus.
Betydelsen av denna del av spektrumet av elektromagnetisk strålning i mänskligt liv är extremt hög, eftersom en person får nästan all information om världen runt honom med hjälp av syn. Ljus är en förutsättning för utvecklingen av gröna växter och därför en nödvändig förutsättning för att det ska finnas liv på jorden.
Ultraviolett strålning. 1801 upptäckte den tyske fysikern Johann Ritter (1776 - 1810), när han studerade spektrumet, att
Elektromagnetisk strålning som är osynlig för ögat och har en våglängd som är kortare än violett ljus kallas ultraviolett strålning. Ultraviolett strålning inkluderar elektromagnetisk strålning i våglängdsområdet från 4 * 10 -7 till 1 * 10 -8 m.
Ultraviolett strålning kan döda patogena bakterier, så det används ofta inom medicin. Den ultravioletta strålningen i solljus orsakar biologiska processer leder till mörkare av mänsklig hud - solbränna.
Urladdningslampor används som källor för ultraviolett strålning inom medicin. Rören på sådana lampor är gjorda av kvarts, genomskinliga för ultravioletta strålar; därför kallas dessa lampor kvartslampor.
Röntgenstrålar. Om en konstant spänning på flera tiotusentals volt appliceras i ett vakuumrör mellan en uppvärmd katod som avger en elektron och en anod, kommer elektronerna först att accelereras av det elektriska fältet, och sedan kraftigt bromsas in i anodsubstansen när interagerar med dess atomer. Under retardation av snabba elektroner i materia eller under elektronövergångar på atomernas inre skal uppstår elektromagnetiska vågor med en våglängd som är kortare än den för ultraviolett strålning. Denna strålning upptäcktes 1895 av den tyske fysikern Wilhelm Roentgen (1845-1923). Elektromagnetisk strålning i våglängdsområdet från 10 -14 till 10 -7 m kallas röntgenstrålar.
Röntgenstrålningens förmåga att penetrera tjocka lager av materia används för att diagnostisera sjukdomar. inre organ person. Inom tekniken används röntgenstrålar för att kontrollera den interna strukturen hos olika produkter, svetsar. Röntgenstrålning har en stark biologisk effekt och används för att behandla vissa sjukdomar. Gammastrålning. Gammastrålning kallas elektromagnetisk strålning som sänds ut av exciterade atomkärnor och som härrör från växelverkan mellan elementarpartiklar.
Gammastrålning- elektromagnetisk strålning med kortaste våglängd (<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.
Uppsättningen av monokromatiska komponenter i strålning kallas spektrum.
Emissionsspektra
Den spektrala sammansättningen av strålningen av ämnen är mycket varierande. Men trots detta kan alla spektra, som erfarenheten visar, delas in i tre typer.
Kontinuerliga spektra
kontinuerligt spektrumrepresenterar en kontinuerlig flerfärgad rand.
Vitt ljus har kontinuerligt spektrum. Solspektrumet eller ljusbågsspektrat är kontinuerligt. Det betyder att alla våglängder är representerade i spektrumet. Det finns inga diskontinuiteter i spektrumet, och ett kontinuerligt flerfärgat band kan ses på spektrografskärmen.
Kontinuerliga (eller kontinuerliga) spektra, som erfarenheten visar, ger kroppar som är i fast eller flytande tillstånd, samt högt komprimerade gaser. För att få ett kontinuerligt spektrum måste du värma upp kroppen till en hög temperatur. Ett kontinuerligt spektrum produceras också av högtemperaturplasma. Elektromagnetiska vågor emitteras av plasma främst när elektroner kolliderar med joner.
Det kontinuerliga spektrumets natur och själva faktumet av dess existens bestäms inte bara av egenskaperna hos individuella utstrålande atomer, utan beror också i stor utsträckning på atomernas interaktion med varandra.
Strålning från källor där ljus sänds ut av materiaatomer har diskret spektrum . De är indelade i:
1. styrde
2. randig
Line Spectra
linjespektrum består av separata färgade linjer med varierande ljusstyrka, åtskilda av breda mörka ränder.
Låt oss införa en bit asbest indränkt i en lösning av vanligt bordssalt i en gasbrännares bleka låga. När man observerar en låga genom ett spektroskop blinkar en ljusgul linje mot bakgrunden av ett knappt urskiljbart kontinuerligt spektrum av lågan. Denna gula linje ges av natriumånga, som bildas vid delning av natriumkloridmolekyler i en låga. Figuren visar också spektra av väte och helium. Sådana spektra kallas linjespektra. Närvaron av ett linjespektrum innebär att ämnet bara avger ljus av ganska bestämda våglängder (närmare bestämt i vissa mycket smala spektrala intervall).
Linjespektra ger alla ämnen i gasformigt atomärt (men inte molekylärt) tillstånd. I det här fallet sänds ljus ut av atomer som praktiskt taget inte interagerar med varandra. Detta är den mest grundläggande, grundläggande typen av spektra.
Isolerade atomer avger strikt definierade våglängder.
Vanligtvis observeras linjespektra genom att använda glöden från ångorna från ett ämne i en låga eller glöden från en gasurladdning i ett rör fyllt med gasen som studeras.
Med en ökning av densiteten hos en atomgas expanderar individuella spektrallinjer, och slutligen, med en mycket stor kompression av gasen, när interaktionen mellan atomer blir betydande, överlappar dessa linjer varandra och bildar ett kontinuerligt spektrum.
Randigt Spectra
randigt spektrum består av individuella band åtskilda av mörka luckor.
Med hjälp av en mycket bra spektralapparat kan man finna att varje band är en samling av ett stort antal mycket nära åtskilda linjer. Till skillnad från linjespektra randiga spektra genereras inte atomer, men molekyler som inte är bundna eller svagt bundna till varandra.
För att observera molekylspektra, såväl som för att observera linjespektra, använder man vanligtvis glöden av ångor i en låga eller glöden från en gasurladdning.
Absorptionsspektra
Alla ämnen vars atomer är i ett exciterat tillstånd avger ljusvågor, vars energi är fördelat på ett visst sätt över våglängderna. Ett ämnes absorption av ljus beror också på våglängden. Således överför rött glas de vågor som motsvarar rött ljus och absorberar alla andra.
Om vitt ljus leds genom en kall, icke-strålande gas, uppträder mörka linjer mot bakgrunden av källans kontinuerliga spektrum. Detta kommer att vara absorptionsspektrumet.
Absorptionsspektrumrepresenterar mörka linjer mot bakgrunden av källans kontinuerliga spektrum.
Gasen absorberar mest intensivt ljuset av just de våglängder som den avger när det är mycket varmt. De mörka linjerna mot bakgrunden av det kontinuerliga spektrumet är absorptionslinjerna, som tillsammans bildar absorptionsspektrat.
Det finns kontinuerliga, linje och randiga absorptionsspektra.
Olika typer av elektromagnetisk strålning, deras egenskaper och praktiska tillämpningar.
Skala av elektromagnetiska vågor. Gränserna mellan olika intervall är villkorade
lågfrekventa vibrationer.
DC - frekvens ν = 0 – 10 Hz.
Atmosfäriskt brus och växelström - frekvens ν = 10 – 10 4 Hz
Radiovågor.
Frekvens ν =10 4 – 10 11 Hz
Våglängd λ \u003d 10 -3 - 10 3 m
Erhålls med hjälp av oscillerande kretsar.
Egenskaper.
Radiovågor med olika frekvenser och med olika våglängder absorberas och reflekteras av media på olika sätt och uppvisar egenskaperna för diffraktion och interferens.
Ansökan.
Radiokommunikation, TV, radar.
Infraröd strålning.
Frekvens ν =3 10 11 – 4 10 14 Hz
Våglängd X = 8 10 -7 - 2 10 -3 m
Utstrålas av atomer och materiamolekyler.
Infraröd strålning sänds ut av alla kroppar vid vilken temperatur som helst. En person avger elektromagnetiska vågor λ ≈ 9 10 -6 m.
Egenskaper.
- Passerar genom vissa ogenomskinliga kroppar, såväl som genom snö, regn, dis.
- Ger en kemisk effekt på fotografiska plattor.
- Absorberas av ämnet, värmer det.
- Orsakar en intern fotoelektrisk effekt i germanium.
- Osynlig.
- Kan interferens och diffraktionsfenomen.
- Registrera genom termiska metoder, fotoelektriska och fotografiska.
Ansökan.
Få bilder av föremål i mörkret, mörkerseende, i dimman. Används inom kriminalteknik, inom sjukgymnastik,. inom industrin för torkning av målade produkter, väggar i byggnader, trä, frukt.
synlig strålning.
Den del av elektromagnetisk strålning som uppfattas av ögat (från röd till violett).
Frekvens ν =4 10 14 – 8 10 14 Hz
Våglängd X = 8 10 -7 - 4 10 -7 m
Egenskaper.
Reflekterad, bryts, påverkar ögat, kapabel till fenomenen dispersion, interferens, diffraktion.
Ultraviolett strålning.
Frekvens ν =8 10 14 – 3 10 15 Hz
Våglängd λ \u003d 10 -8 - 4 10 -7 m(men mindre än violett ljus)
Källor: urladdningslampor med kvartsrör (kvartslampor).
Utstrålas av alla fasta ämnen med t > 1000°C, samt lysande kvicksilverånga.
Egenskaper.
- Hög kemisk aktivitet (nedbrytning av silverklorid, glöd av zinksulfidkristaller).
- Osynlig.
- Dödar mikroorganismer.
- I små doser har det en gynnsam effekt på människokroppen (garvning), men i stora doser har det en negativ biologisk effekt: en förändring i cellutveckling och metabolism, en effekt på ögonen.
Ansökan.
Inom medicin, inom kosmetologi (solarium, garvning), inom industrin.
Röntgenstrålar.
Frekvens ν =3 10 15 – 3 10 19 Hz
Våglängd λ \u003d 10 -11 - 4 10 -8 m
De emitteras under en kraftig retardation av elektroner som rör sig med hög acceleration.
Erhålls med hjälp av ett röntgenrör: elektroner i ett vakuumrör accelereras av ett elektriskt fält vid högspänning, som når anoden, bromsas kraftigt vid stöten. Vid inbromsning rör sig elektronerna med acceleration och avger elektromagnetiska vågor med kort längd (från 100 till 0,01 nm).
Egenskaper.
- Interferens, röntgendiffraktion på ett kristallgitter.
- Stor penetrerande kraft.
- Bestrålning i höga doser orsakar strålsjuka.
Ansökan.
Inom medicin (diagnos av sjukdomar i inre organ), inom industrin (kontroll av den interna strukturen hos olika produkter, svetsar).
Gamma - strålning (γ - strålning).
Frekvens ν =3 10 20 Hz och högre
Våglängd λ \u003d 3,3 10 -11 m
Källor: atomkärna(kärnreaktioner).
Egenskaper.
- Den har stor penetreringskraft.
- Det har en stark biologisk effekt.
Ansökan.
Inom medicin, i produktion (γ - feldetektering).
De magnetiska egenskaperna hos ämnen bestäms av de magnetiska egenskaperna hos atomer eller elementarpartiklar (elektroner, protoner och neutroner) som utgör atomer. Det är för närvarande fastslaget magnetiska egenskaper protoner och neutroner är nästan 1000 gånger svagare än elektronernas magnetiska egenskaper. Därför bestäms ämnens magnetiska egenskaper främst av elektronerna som utgör atomerna.
— Boyles lag - Mariotte.
— Gay-Lussacs lag.
— Charles lag(Second Law of Gay-Lussac, 1808)
2. Öga människan är ett komplex optiskt system, som i sin verkan liknar det optiska systemet i en kamera. Ögats schematiska struktur visas i fig. 1. Ögat har en nästan sfärisk form och en diameter på ca 2,5 cm. Utanför är det täckt skyddande skal 1 vit färg- sklera. Den främre genomskinliga delen av 2:a skleran kallas hornhinnan. På något avstånd från den finns iris 3, färgad med pigment. Hålet i iris är pupillen.
Beroende på intensiteten av det infallande ljuset ändrar pupillen reflexmässigt sin diameter från cirka 2 till 8 mm, det vill säga den fungerar som ett kamerabländare. Mellan hornhinnan och iris finns en klar vätska. Bakom pupillen finns linsen 4 - en elastisk linsliknande kropp. En speciell muskel 5 kan ändra formen på linsen inom vissa gränser och därigenom ändra dess optiska kraft. Resten av ögat är fyllt med glaskroppen. Bakre delögon - fundus, den är täckt med en näthinna 6, som är en komplex förgrening av synnerven 7 med nervändar - stavar och kottar, som är ljuskänsliga element.
Ljusstrålar från ett föremål, bryts vid gränsen mellan luft och hornhinna, passerar vidare genom linsen (en lins med varierande optisk styrka) och skapar en bild på näthinnan, en verklig reducerad inverterad bild av föremål uppstår, som hjärnan korrigerar till en rak. Hornhinnan, den klara vätskan, linsen och glaskroppen bildar ett optiskt system, vars optiska centrum är beläget på ett avstånd av cirka 5 mm från hornhinnan.
Med en avslappnad ögonmuskel är ögats optiska kraft cirka 59 dioptrier, med maximal muskelspänning - 70 dioptrier. Huvuddragen hos ögat som optiskt instrument är förmågan att reflexmässigt ändra ögonoptikens optiska kraft beroende på objektets position. Denna anpassning av ögat till en förändring av det observerade objektets position kallas ackommodation.
Området för inkvartering av ögat kan bestämmas av positionen för två punkter:
Den bortre punkten för boende bestäms av objektets position, vars bild erhålls på näthinnan med en avslappnad ögonmuskel. I ett normalt öga är den bortre punkten för boende i oändligheten.
Den närmaste ackommodationspunkten är avståndet från föremålet i fråga till ögat vid maximal spänning i ögonmuskeln. Den närmaste punkten på ett normalt öga ligger på ett avstånd av 10 - 20 cm från ögat. Med åldern ökar detta avstånd.
Förutom dessa två punkter, som definierar gränserna för området för boende, har ögat ett avstånd bästa synen, det vill säga avståndet från objektet till ögat, där det är mest bekvämt (utan överdriven stress) att överväga detaljerna i objektet (till exempel att läsa liten text). Detta avstånd i ett normalt öga antas villkorligt vara 25 cm. Vid synnedsättning kan bilder av avlägsna föremål vid otränat öga dyka upp antingen framför näthinnan (närsynthet) eller bakom näthinnan (långsynthet).
Hos vissa människor skapar ögonen i ett avslappnat tillstånd en bild av föremålet inte på näthinnan, utan framför det. Som ett resultat blir bilden av motivet "suddig". Sådana människor kan inte se tydligt avlägsna föremål, men de kan se föremål som är nära. Detta observeras om ögats bredd är stor eller linsen är för konvex (har en stor krökning). I det här fallet bildas en tydlig bild av objektet inte på näthinnan, utan framför den. Denna brist (defekt) av synen kallas myopi (annars närsynthet).
Närsynta människor behöver glasögon med divergerande linser (med negativ optisk styrka). Efter att ha passerat genom en sådan lins fokuseras ljusstrålarna av linsen exakt på näthinnan. Därför kan en närsynt person beväpnad med glasögon se avlägsna föremål, precis som en person med normal syn.
Andra människor kan se avlägsna föremål bra, men de kan inte urskilja de som är nära. I ett avslappnat tillstånd erhålls en tydlig bild av avlägsna föremål bakom näthinnan. Som ett resultat blir bilden av motivet "suddig". Detta är möjligt när ögats bredd inte är tillräckligt stor eller ögats lins är platt, då en person ser avlägsna föremål tydligt och nära dem dåligt. Denna brist på syn kallas långsynthet.
En speciell form av långsynthet är senil långsynthet eller presbyopi. Det uppstår på grund av att linsens elasticitet minskar med åldern och att den inte längre drar ihop sig lika bra som hos unga. Långsynta personer kan få hjälp med glasögon med konvergerande linser (positiv optisk kraft).
1. Lagen om rätlinjig utbredning av ljus: Ljus färdas i en rak linje i ett optiskt homogent medium.
2. Lagen för ljusreflektion: de infallande och reflekterade strålarna, såväl som den vinkelräta mot gränssnittet mellan två medier, återställd vid strålens infallspunkt, ligger i samma plan (infallsplanet). Reflexionsvinkel γ lika med vinkeln fallande α.
3. Lagen för ljusets brytning: de infallande och brutna strålarna, såväl som den vinkelräta mot gränsytan mellan två medier, återställd vid strålens infallspunkt, ligger i samma plan. Förhållandet mellan sinus för infallsvinkeln α och sinus för brytningsvinkeln β är ett konstant värde för två givna medier:
Konstant värde n kallad relativ indikator refraktion andra miljön i förhållande till den första. Ett mediums brytningsindex med avseende på vakuum kallas absolut indikator refraktion.
Relativt brytningsindex för två medier är lika med förhållandet deras absoluta brytningsindex:
n = n 2 / n 1
Lagarna för reflektion och brytning förklaras i vågfysik. Enligt vågkoncept är brytning en konsekvens av en förändring av hastigheten för vågutbredning under övergången från ett medium till ett annat. Den fysiska betydelsen av brytningsindex är förhållandet mellan vågutbredningshastigheten i det första mediet υ 1 och hastigheten för deras utbredning i det andra mediet υ 2:
Det absoluta brytningsindexet är lika med förhållandet mellan ljusets hastighet c i vakuum till ljusets hastighet υ i mediet:
Ett medium med ett lägre absolut brytningsindex kallas optiskt mindre tätt.
När ljus går från ett optiskt tätare medium till ett optiskt mindre tätt medium n 2
För infallsvinkeln α = α pr sin β = 1; värde sin α pr \u003d n 2 / n 1< 1.
Om det andra mediet är luft (n2 ≈ 1), är det lämpligt att skriva om formeln som
Sinα pr \u003d 1 / n
1. Newtons första lag. Om inga krafter verkar på kroppen eller deras verkan kompenseras, är denna kropp i ett tillstånd av vila eller enhetlig rätlinjig rörelse.
Inom modern fysik är Newtons första lag vanligtvis formulerad enligt följande:
Det finns sådana referensramar, kallade tröghetsramar, med avseende på vilka en materialpunkt håller sin hastighet oförändrad om inga andra kroppar verkar på den.
Kropparnas egenskap att bibehålla sin hastighet i frånvaro av andra kroppar som verkar på den kallas tröghet . Vikt kropp - ett kvantitativt mått på dess tröghet. I SI mäts det i kilogram.
Referensramar som Newtons första lag gäller kallas tröghet . Referensramar som rör sig i förhållande till tröghetsramar med acceleration kallas icke-tröghet .
Styrka- ett kvantitativt mått på kropparnas interaktion. Kraft är en vektorstorhet och mäts i newton (N). En kraft som ger samma effekt på en kropp som flera samtidigt verkande krafter kallas resulterande dessa krafter.
Andra Newtons lag. En kropps acceleration är direkt proportionell mot resultatet av de krafter som appliceras på kroppen och omvänt proportionell mot dess massa:
Om två kroppar interagerar med varandra, är dessa kroppars accelerationer omvänt proportionella mot deras massor.
Den tredje Newtons lag. De krafter med vilka kropparna samverkar med varandra är lika stora och riktade längs en rät linje i motsatta riktningar.
F 1 \u003d -F 2
2. Uppkomsten av SRT.
SRT dök upp som ett resultat av en motsättning mellan Maxwells elektrodynamik och Newtons mekanik.
Möjliga vägar ut ur motsättningen:
Misslyckande med relativitetsprincipen (H. Lorenz)
Misslyckandet med Maxwells formler (G. Hertz)
Förkastande av klassiska begrepp om rum och tid, bevarande av relativitetsprincipen och Maxwells lagar (A. Einstein)
Den tredje möjligheten visade sig vara den enda korrekta. Genom att konsekvent utveckla det kom A. Einstein till nya idéer om rum och tid. De två första sätten, som det visade sig, motbevisas av experiment.
Relativitetsteorin bygger på två postulat.
1) Begreppet postulat inom vetenskapen
Ett postulat i fysikalisk teori spelar samma roll som ett axiom i matematik. Detta är ett grundläggande förslag som inte kan bevisas logiskt. Inom fysiken är ett postulat resultatet av en generalisering av experimentella fakta.
2) SRT-postulat.
Einsteins relativitetsprincip: alla naturprocesser fortgår på samma sätt i alla IFR.
Det andra postulatet: ljusets hastighet i vakuum är densamma för alla ISO. Det beror inte på vare sig källans hastighet eller hastigheten hos mottagaren av ljussignalen.
Konsekvenser av SRT.
Relativitet för simultanitet: Två rumsligt åtskilda händelser som är samtidiga i en IFR kanske inte är samtidiga i en annan IFR.
När man flyttar från en SO till en annan kan händelseförloppet ändras med tiden, men sekvensen av orsak-och-verkan-händelser förblir oförändrad i alla SO:er: effekten kommer efter orsaken.
Anledningen till relativiteten för simultanitet är ändligheten hos signalernas utbredningshastighet.
Relativitet av avstånd (relativistisk sammandragning av storleken på en kropp i en rörlig CO): längden på ett rörligt föremål reduceras i rörelseriktningen.
l - Längd på vilokroppen;
l0 - längden på den rörliga kroppen;
υ - Hastigheten för dess rörelse i denna CO.
(relativistiska effekter är de som observeras vid hastigheter nära ljusets hastighet)
Dimensioner på föremål i riktningen vinkelrät mot rörelseriktningen ändras inte
Tidsrelativitet: En rörlig klocka saktar ner.
τ0 är tidsintervallet som mäts av klockor som vilar i SO där båda händelserna inträffade vid samma punkt i rymden.
τ - Tidsintervall mellan två händelser, mätt med en rörlig klocka.
Tiden på en rymdfarkost som flyger med konstant hastighet går långsammare än på en "stationär" jord. Men astronauten kan inte märka dessa förändringar på något sätt, eftersom och alla processer inom fartyget som skulle kunna tjäna som ett mått på tidsmätningen bromsas i samma avseende. Hjärtslag och alla kroppsfunktioner sker också i slow motion. Om rörelsehastigheten närmar sig ljusets hastighet kommer resan till Andromeda-nebulosan att ta 29 år. Men enligt jordklockan kommer det att gå nästan 3 miljoner år.
Relativistisk lag för addition av hastigheter (riktad längs en linje)
υ 1 - kroppshastighet i 1: a CO;
υ 2 - kroppshastighet i den andra CO;
υ - rörelsehastigheten för den 1:a SO i förhållande till den 2:a.
På υ 1 , υ <<från vi får υ 2 = υ 1 + υ , dvs. lagen om addition av hastigheter i klassisk mekanik.
Om υ = från(d.v.s. vi talar om ljusets utbredning), får vi υ 2 = från, vilket motsvarar det andra postulatet av SRT.
1. Om en kropp kastas i en vinkel mot horisonten, så påverkas den under flygning av gravitation och luftmotstånd. Om motståndskraften försummas, är den enda kraften som finns kvar tyngdkraften. Därför, på grund av Newtons andra lag, rör sig kroppen med en acceleration som är lika med accelerationen för fritt fall; accelerationsprojektioner på koordinataxlarna är yxa = 0, och kl= -g.
Varje komplex rörelse av en materialpunkt kan representeras som en påläggning av oberoende rörelser längs koordinataxlarna, och i riktning mot olika axlar kan typen av rörelse skilja sig åt. I vårt fall kan rörelsen hos en flygande kropp representeras som en överlagring av två oberoende rörelser: likformig rörelse längs den horisontella axeln (X-axeln) och likformig accelererad rörelse längs den vertikala axeln (Y-axeln) (Fig. 1). .
Kroppens hastighetsprojektioner förändras därför med tiden enligt följande:
Kroppskoordinaterna ändras därför så här:
Med vårt val av ursprung, de initiala koordinaterna
 |
(1) |
Låt oss analysera formler (1). Låt oss bestämma rörelsetiden för den kastade kroppen. För att göra detta ställer vi in koordinaten y lika med noll, eftersom vid landningsögonblicket är kroppens höjd noll. Härifrån får vi för flygtiden:
Flygräckvidden erhålls från den första formeln (1). Flygräckvidd är koordinatens värde X i slutet av flygningen, dvs. vid en tidpunkt lika med t0. Genom att ersätta värdet (2) i den första formeln (1) får vi: detta värde har också en fysisk betydelse.
Från ekvation (1) kan man få ekvationen för kroppsbanan, d.v.s. ekvation som relaterar till koordinater X Och på kroppen under rörelse.
För att göra detta måste du uttrycka tiden från den första ekvationen (1):
och sätt in den i den andra ekvationen. Då får vi:
Denna ekvation är banans ekvation. Det kan ses att detta är ekvationen för en parabel med grenar nedåt, vilket indikeras av "-"-tecknet framför kvadrattermen. Man bör komma ihåg att kastvinkeln α och dess funktioner helt enkelt är konstanter här, dvs. konstanta tal.
Den momentana hastigheten vid vilken punkt som helst av banan riktas tangentiellt mot banan (se fig. 1). hastighetsmodulen bestäms av formeln:
Således kan rörelsen av en kropp som kastas i en vinkel mot horisonten eller i horisontell riktning betraktas som ett resultat av två oberoende rörelser - horisontell likformig och vertikal likformigt accelererad (fritt fall utan initial hastighet eller rörelse av en kropp som kastas vertikalt uppåt ).
2. En kärnreaktion är en process av växelverkan mellan en atomkärna och en annan kärna eller elementarpartikel, åtföljd av en förändring i kärnans sammansättning och struktur och frisättning av sekundära partiklar eller y-kvanta.
Den första kärnreaktionen utfördes av E. Rutherford 1919 i experiment för att upptäcka protoner i nukleära sönderfallsprodukter. Rutherford bombarderade kväveatomer med alfapartiklar.
Under kärnreaktioner, flera naturvårdslagar: rörelsemängd, energi, rörelsemängd, laddning. Utöver dessa klassiska lagar lyder kärnreaktioner den så kallade bevarandelagen baryonladdning (dvs antalet nukleoner - protoner och neutroner). Ett antal andra bevarandelagar som är specifika för kärnfysik och elementarpartikelfysik gäller också.
Kärnreaktioner kan fortgå när atomer bombarderas av snabbt laddade partiklar (protoner, neutroner, α-partiklar, joner). Den första reaktionen av detta slag utfördes med hjälp av högenergiprotoner som erhölls vid acceleratorn 1932:
 |
De mest intressanta för praktisk användning är dock de reaktioner som uppstår under interaktionen mellan kärnor och neutroner. Eftersom neutroner saknar laddning kan de lätt tränga in i atomkärnor och orsaka deras omvandlingar. Den enastående italienska fysikern E. Fermi var den första som studerade reaktionerna orsakade av neutroner. Han upptäckte att kärnomvandlingar inte bara orsakas av snabba, utan också av långsamma neutroner som rör sig med termiska hastigheter.
Kärnreaktioner åtföljs av energiomvandlingar. Energiutbytet av en kärnreaktion är kvantiteten
| F = (M A+ M B- M C- M D) c 2 = ∆ Mc 2 . |
var M A och M B - massor av initiala produkter, M C och M D är massan av reaktionens slutprodukter. Värde Δ M kallas massdefekten. Kärnreaktioner kan fortsätta med utsläppet ( F> 0) eller med energiabsorption ( F < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |F|, som kallas reaktionströskel .
För att en kärnreaktion ska ha ett positivt energiutbyte måste den specifika bindningsenergin för nukleoner i kärnorna i de initiala produkterna vara mindre än den specifika bindningsenergin för nukleoner i kärnorna i slutprodukterna. Detta betyder att ΔM måste vara positivt.
Kärnklyvning är processen att dela en atomkärna i två (sällan tre) kärnor med liknande massor, kallade klyvningsfragment. Som ett resultat av fission kan även andra reaktionsprodukter uppträda: lätta kärnor (främst alfapartiklar), neutroner och gammakvanta. Fission kan vara spontan (spontan) och forcerad (som ett resultat av interaktion med andra partiklar, främst med neutroner). Klyvningen av tunga kärnor är en exoterm process, som ett resultat av vilken en stor mängd energi frigörs i form av reaktionsprodukternas kinetiska energi, såväl som strålning. Kärnklyvning fungerar som en energikälla i kärnreaktorer och kärnvapen.
I motsats till det radioaktiva sönderfallet av kärnor, åtföljt av emission av α- eller β-partiklar, är fissionsreaktioner en process där en instabil kärna delas upp i två stora fragment av jämförbara massor.
1939 upptäckte de tyska forskarna O. Hahn och F. Strassmann klyvningen av urankärnor. För att fortsätta forskningen som påbörjats av Fermi fann de att när uran bombarderas med neutroner, uppstår element från den mellersta delen av det periodiska systemet - radioaktiva isotoper av barium ( Z= 56), krypton ( Z= 36), etc.
Uran förekommer i naturen i form av två isotoper: (99,3 %) och (0,7 %). När de bombarderas av neutroner kan kärnorna i båda isotoper delas upp i två fragment. I detta fall fortskrider fissionsreaktionen mest intensivt med långsamma (termiska) neutroner, medan kärnor går in i en fissionsreaktion endast med snabba neutroner med en energi av storleksordningen 1 MeV.
Kärnklyvningsreaktionen är av primärt intresse för kärnkraftsteknik. För närvarande är cirka 100 olika isotoper med masstal från cirka 90 till 145 kända som uppstår vid klyvningen av denna kärna
Som ett resultat av kärnklyvning initierad av en neutron uppstår nya neutroner som kan orsaka klyvningsreaktioner av andra kärnor. Klyvningsprodukterna från uran-235 kärnor kan också vara andra isotoper av barium, xenon, strontium, rubidium, etc.
Den kinetiska energin som frigörs under klyvningen av en urankärna är enorm - i storleksordningen 200 MeV. En uppskattning av energin som frigörs under kärnklyvning kan göras med hjälp av konceptet för den specifika bindningsenergin för nukleoner i kärnan. Den specifika bindningsenergin för nukleoner i kärnor med massnummer A ≈ 240 är cirka 7,6 MeV/nukleon, medan i kärnor med massnummer A = 90 - 145 är den specifika energin ungefär lika med 8,5 MeV/nukleon. Därför frigör klyvningen av en urankärna en energi i storleksordningen 0,9 MeV/nukleon, eller ungefär 210 MeV per uranatom. Med fullständig klyvning av alla kärnor som finns i 1 g uran frigörs samma energi som vid förbränning av 3 ton kol eller 2,5 ton olja.
Klyvningsprodukterna från urankärnan är instabila, eftersom de innehåller ett betydande överskott av neutroner. Faktum är att N/Z-förhållandet för de tyngsta kärnorna är ungefär 1,6, för kärnor med masstal från 90 till 145 är detta förhållande i storleksordningen 1,3 - 1,4. Därför genomgår fragmentkärnor en serie på varandra följande β-sönderfall, som ett resultat av vilket antalet protoner i kärnan ökar, och antalet neutroner minskar tills en stabil kärna bildas.
Vid klyvning av en uran-235 kärna, som orsakas av en kollision med en neutron, frigörs 2 eller 3 neutroner. Under gynnsamma förhållanden kan dessa neutroner träffa andra urankärnor och få dem att klyvas. I detta skede kommer redan från 4 till 9 neutroner att dyka upp, som kan orsaka nya sönderfall av urankärnor etc. En sådan lavinliknande process kallas en kedjereaktion.
För att en kedjereaktion ska inträffa måste den så kallade neutronmultiplikationsfaktorn vara större än ett. Med andra ord borde det finnas fler neutroner i varje efterföljande generation än i den föregående. Multiplikationsfaktorn bestäms inte bara av antalet neutroner som produceras i varje elementär händelse, utan också av de förhållanden under vilka reaktionen fortskrider - några av neutronerna kan absorberas av andra kärnor eller lämna reaktionszonen.
1. Rotationsrörelse är en typ av mekanisk rörelse. Under rotationsrörelsen av en materialpunkt beskriver den en cirkel. Under rotationsrörelsen hos en absolut stel kropp beskriver alla dess punkter cirklar som ligger i parallella plan. Centrum för alla cirklar ligger i detta fall på en rät linje, vinkelrät mot cirklarnas plan och kallas rotationsaxeln. Rotationsaxeln kan vara placerad inuti kroppen och utanför den. Rotationsaxeln i en given referensram kan antingen vara rörlig eller fixerad. Till exempel, i referensramen som är associerad med jorden, är rotationsaxeln för generatorrotorn vid kraftverket fixerad.
När du väljer några rotationsaxlar kan du få en komplex rotationsrörelse - en sfärisk rörelse, när kroppens punkter rör sig längs sfärerna. När man roterar runt en fast axel som inte passerar genom kroppens centrum eller en roterande materialpunkt kallas rotationsrörelsen cirkulär.
Rotation kännetecknas av vinkel, mätt i grader eller radianer, vinkelhastighet (mätt i rad/s)
Med enhetlig rotation (T är rotationsperioden)
Rotationsfrekvens(vinkelfrekvens) - antalet varv per tidsenhet.
Rotationsperiodär tiden för en fullständig revolution. Rotationsperioden och dess frekvens hänger samman med relationen
Linjehastighet en punkt belägen på ett avstånd R från rotationsaxeln
Vinkelhastighet rotation av kroppen är en vektorkvantitet.
Förhållandet mellan linjär hastighetsmodul υ och vinkelhastighet ω:
Accelerationen riktas längs radien mot cirkelns centrum.
Han heter vanligt eller centripetalacceleration . Modulen för centripetalacceleration är relaterad till de linjära υ och vinkelhastigheterna ω genom relationerna:
2. Radiokommunikation är en sorts trådlös kommunikation, där radiovågor som utbreder sig i rymden används som en signal.
Principen för radiokommunikation bygger på sändning av en signal från en sändande anordning, innehållande en sändare och en sändande antenn, genom att flytta radiovågor i öppet utrymme, till en mottagande anordning, innehållande en mottagande antenn och en radiomottagare. Övertonssvängningar med en bärfrekvens som hör till valfritt radiofrekvensområde moduleras i enlighet med det sända meddelandet. Modulerade radiofrekvensoscillationer är en radiosignal.
Från sändaren kommer radiosignalen in i antennen, med hjälp av vilken lämpligt modulerade elektromagnetiska vågor exciteras i det omgivande utrymmet. Radiovågor som rör sig fritt når mottagarantennen och excellerar elektriska svängningar i den, som sedan kommer in i radiomottagaren. Den mottagna radiosignalen kommer in i den elektroniska förstärkaren, demoduleras, sedan extraheras en signal, liknande signalen som modulerade svängningarna med bärfrekvensen i radiosändaren. Därefter omvandlas den ytterligare förstärkta signalen av en lämplig återgivningsanordning till ett meddelande liknande det ursprungliga.
Det viktigaste steget i utvecklingen av radiokommunikation var skapandet 1913 av en generator av odämpade elektromagnetiska svängningar. Förutom överföringen av telegrafsignaler, bestående av korta och längre pulser ("punkter" och "streck") av elektromagnetiska vågor, blev tillförlitlig och högkvalitativ radiotelefonkommunikation möjlig - överföring av tal och musik med hjälp av elektromagnetiska vågor.
Svårigheten att sända en ljudsignal ligger i det faktum att radiokommunikation kräver högfrekventa svängningar, och ljudomfångets svängningar är lågfrekventa svängningar, för vars strålning det är omöjligt att bygga effektiva antenner. Därför måste ljudfrekvenssvängningar på ett eller annat sätt läggas över högfrekventa svängningar, som redan bär dem över långa avstånd.
Radiosändaren innehåller följande huvudelement:
En högfrekvent masteroscillator som omvandlar energin från en DC-spänningskälla till harmoniska högfrekventa oscillationer. Frekvensen av dessa svängningar kallas bärvåg. Den måste vara strikt konstant;
En meddelande-till-elektrisk signalomvandlare som används för att modulera bärvågsfrekvensoscillationer. Typen av givare beror på den sända signalens fysiska karaktär: för en ljudsignal är givaren en mikrofon, för bildöverföring är det ett sändande TV-rör:
En modulator i vilken en högfrekvent signal moduleras i enlighet med frekvensen för en ljudsignal som bär information som ska sändas;
Det finns vanligtvis ett eller två steg i den modulerade signaleffektförstärkaren;
En strålande antenn utformad för att stråla ut elektromagnetiska vågor i det omgivande utrymmet.
Radiomottagaren är utformad för att ta emot information som sänds med hjälp av elektromagnetiska vågor som sänds ut av radiosändarens sändarantenn.
Radiomottagaren innehåller följande huvudelement:
Mottagningsantennen används för att fånga elektromagnetiska vågor. Det finns antenner utformade för vibrationer av en strikt definierad frekvens (avstämda antenner), och antenner som inte är inställda på en specifik frekvens (allvågsantenner). I det senare fallet uppträder påtvingade modulerade oscillationer i antennen, exciterade av olika radiostationer;
En resonanskrets avstämd till en viss frekvens, som, från mängden av signaler som mottas av antennen, väljer en användbar signal;
I RK som ett resultat av resonans finns en ökning av spänningsamplituden för de mottagna svängningarna. Men i detta fall skapas ingen ytterligare högfrekvent energi och effekten av den mottagna signalen ökar inte. Dessutom minskar den till och med något på grund av de oundvikliga energiförlusterna på ingångskretsens aktiva motstånd. Den mottagna signalstyrkan är extremt låg. Därför, i högfrekvensförstärkaren, ökar spänningen hos den mottagna signalen och dess effekt ökar;
detektorkaskad. Här omvandlas den förstärkta modulerade högfrekventa signalen och en moduleringssignal som bär den överförda informationen extraheras från den. Därför är detektion en process omvänd mot modulering. Som en detektor används enheter med en icke-linjär karakteristik - vakuumrör och halvledarenheter;
Lågfrekvent förstärkare. Den lågfrekventa moduleringsspänningen som allokeras i detektorsteget är liten och den förstärks i lågfrekvensförstärkaren;
Efter förstärkning går den lågfrekventa signalen till högtalaren (telefonen).
radar kallas detektion av objekt och mätning av deras koordinater med hjälp av radiovågor. Radar bygger på det faktum att radiovågor utbreder sig i en rät linje, med konstant hastighet och reflekteras av föremål som möter i deras väg. Radarinstallationen kallas radar eller radar, som består av sändande och mottagande delar (fig. 16 men). Den sändande delen är en källa för högeffektsradiovågor med en frekvens i området från 10 7 till 10 11 Hz, som samlas upp av antennen till en smal stråle riktad mot objektet.
En del av strålen som reflekteras från objektet fortplantar sig tillbaka i radarns riktning och fångas upp av dess antenn och mottagande del. Den sändande delen avger vågor i form av korta pulser med en varaktighet på cirka 10 -6 s. I intervallen mellan dessa utsända pulser fångar den mottagande delen av radarn de pulser som reflekteras från objektet och bestämmer tidsintervallet t, tillbringade av radiovågor på väg till föremålet och tillbaka. Menande t och radiovågshastighet från, lätt att beräkna avståndet till objektet S:
S = ct/2
TV är sändning och mottagning av videoinformation med hjälp av elektromagnetiska vågor.
Televisionens schema sammanfaller i grunden med schemat för radiosändningar. Skillnaden ligger i det faktum att i sändaren moduleras svängningar inte bara av ljudsignaler, utan också av bildsignaler. Optiska signaler i det sändande TV-måttet omvandlas till elektriska. En modulerad elektromagnetisk våg bär information över långa avstånd. I en tv-mottagare är högfrekvenssignalen uppdelad i tre signaler: en bildsignal, en ljudsignal och en styrsignal. Efter förstärkning går dessa signaler in i sina block och används för sitt avsedda syfte.
För att återge rörelsen används bioprincipen: bilden av ett rörligt föremål (ram) sänds dussintals gånger per sekund (på tv 50 gånger). Rambilden omvandlas till elektriska signaler med hjälp av ett ikonoskop. En bild av ett objekt projiceras på ikonoskopets skärm med hjälp av ett optiskt system (lins). Samma signal erhålls i en tv-mottagare, där signalen omvandlas till en synlig bild på kinescope-skärmen.
För att göra förändringen av bilden på TV-skärmen smidig för en person, ändras bilden på skärmen 25 gånger per sekund. I det här fallet skapas varje bild på skärmen som ett resultat av 625 horisontella rörelser av strålen, som gradvis rör sig i vertikal riktning. Därför, för att överföra förändringar i ljusstyrka och färg vid varje punkt på skärmen, som inträffar vid en frekvens på 25 Hz, behövs en högre bärfrekvens än för radiokommunikation - från 50 till 800 MHz.
Eftersom de elektromagnetiska vågorna som motsvarar tv-sändningar inte reflekteras från jonosfären, kan de fortplanta sig från den sändande tv-antennen endast inom synbarhet. Därför, för att sända tv-signalen vidare, försöker tornen av tv-antenner att göra den så hög som möjligt.
En satellit belägen på flera tiotusentals kilometers höjd över jordens yta kan vidarebefordra en tv-signal till
