Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
12яс '
Средняя мощность излучения прямо пропорциональна четвертой степени частоты колебаний заряда, поэтому с увеличением частоты колебаний мощность излучения очень быстро нарастает.
5°. Излучающей системой (п. Г) является, например, электрический диполь, электрический момент которого ре=
=ql (111.1.4.6°) совершает гармонические колебания по закону ре=Ро cos cor, где P0 — амплитуда колебаний дипольного момента, со — циклическая частота колебаний диполя. Поля электромагнитной волны, излучаемой диполем, и средняя мощность излучения описываются формулами п. 4°, в которых следует заменить qA=pa. 6°. Примером излучающей системы является вибратор Герца. Вибратор Герца представляет собой металлический стержень с двумя одинаковыми шарами А и В на концах и небольшим искровым промежутком С посредине (рис. IV.4.5). Электроемкость вибратора определяется емкостями шаров, а индуктивность — индуктивностью обеих половин стержня. Источником возбуждения электромагнитных колебаний в вибраторе является индукционная катушка ИК *). Провода от вторичной обмотки ИК подключаются к искровому промежутку. Когда переменное напряжение во вторичной обмотке катушки достигает значения пробивного напряжения (111.1.6.Г), в искровом промежутке проскакивает искра, в вибраторе возникают электромагнитные колебания высокой частоты (IV.2.1.5°), сопровождающиеся из-
1
HtI
Рис. IV.4.5
*) Индукционная катушка представляет собой высокочастотный трансформатор (111.5.6.3°).
4.4. ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
337
лучением электромагнитных волн. В отличие от обычного колебательного контура (IV.2.1.10), в котором переменное электромагнитное поле сосредоточено в малой области пространства (IV.2.1.4°), переменное электромагнитное поле от вибратора Герца распространяется по всему пространству, окружающему вибратор. Поэтому вибратор Герца является открытым колебательным контуром.
Для регистрации (приема) электромагнитных волн используется аналогичный вибратор — резонатор, в котором под действием электромагнитного поля волны возникают
вынужденные электромагнитные колебания (IV.2.2.10). Если частоты колебаний в вибраторе и резонаторе одинаковые, то наступает электрический резонанс (IV.2.8.20), при котором вынужденные колебания в резонаторе обнаруживаются либо по проскакиванию искры в его искровом промежутке, либо по свечению небольшой газоразрядной трубки, подключенной к искровому промежутку (рис. IV.4.6). С помощью подобной системы Герц провел серию опытов, в которых обнаружил существование электромагнитных волн, их поперечность (IV.4.2.4°) и наблюдал явление интерференции электромагнитных волн. Герц получил стоячие электромагнитные волны (IV.3.10.1°) и с их помощью определил скорость распространения электромагнитных волн (IV.4.2.10).
7°. Вибратор Герца, линейные размеры / которого малы по сравнению с длиной волны, которую он излучает (l^k), называется диполем Герца. Излучение диполя Герца подобно излучению диполя, рассмотренного в п. 5°, с той разницей, что переменный электрический момент ре диполя создается колебаниями заряда q разноименно заряженных шаров А и В (рис. IV.4.5), а не периодическими изменениями расстояния между ними. К диполю Герца подводится ток I = I0 sin cot, который считается одинаковым в данный
Рис. IV.4.6
Рис. IV.4.7
338 ОТДЕЛ IV. ГЛ. 4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
момент по всей цепи (квазистационарный ток). Средняя мощность излучения диполя Герца
12яс '
Излучение диполя не одинаково в различных направлениях. На рис. IV.4.7 изображена диаграмма интенсивности электромагнитных волн, излучаемых диполем под разными углами т} к оси диполя. Радиус-вектор J (Ь) на диаграмме характеризует интенсивность излучения под углом Ь. Из диаграммы видно, что диполь излучает наибольшую энергию под углами -&=л/2 и (3/2)п, т. е. в плоскости, проходящей через середину диполя перпендикулярную к его оси. Вдоль своей оси (й=0, л) диполь не излучает электромагнитных волн.
4.5. Понятие о радиосвязи, телевидении, радиолокации и радиоастрономии
Г. Радиосвязью называется передача информации с помощью радиоволн — электромагнитных волн, частоты которых охватывают широкий диапазон: от 3-10" до 3-10" Гц. Радиоволны делятся на группы, приведенные в таблице IV.4.I.
Таблица IV.4.1
Классификация радиоволн
Наименование радиоволн Диапазон частот в Гц Диапазон длин волн (б вакууме) в M
Сверхдлинные Длинные Средние Короткие ( метровые Ультракорот- , дециметровые кие сантиметровые V миллиметровые <3-104 3•1O4—3•1O6 3-10ь—3-10« 3•1O8—3-Ю' 3•1O7—3•1O8 3.108—3-ю9 3•1O9—3•1O10 3•1O10—3-10" > 10 000 10 000—1000 1000—100 100—10 10—1 1—0,1 0,1—0,01 0,01—0,001
С помощью радиовещания осуществляется передача речи и музыки, с помощью телевидения — передача изображений.
2°. Монохроматические волны (IV.4.2.5°) непригодны для передачи по радио определенных сигналов. Радиосвязь осу-
4.5. РАДИОСВЯЗЬ, ТЕЛЕВИДЕНИЕ, РАДИОЛОКАЦИЯ 339
ществляется с помощью модулированных радиоволн. Модуляцией электромагнитной волны называется изменение ее параметров (амплитуды, частоты, начальной фазы) с
