Электромагниттік толқынның таралуы



Жұмыс түрі:  Курстық жұмыс
Тегін:  Антиплагиат
Көлемі: 37 бет
Таңдаулыға:   
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ
МИНИСТІРЛІГІ
Ақтөбе көпсалалы АГУ Тарлан колледжі

Мамандык: 0111073 Физика мұғалімі
Пәні: Физиканы оқыту әдістемесі техникасы. және мектептегі тәжірибелер
техникасы.

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Электромагниттік толқындарды пайдалану. Радиобайланыс және телекөрініс.

Орындаған: Рамадин А.Е
Жетекші: Худайбергенов Н.М

Қорғауға жіберілді: ______ 2020
Бағасы: _________

Ақтөбе 2020

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

I.Электромагниттік толқындар туралы жалпы түсінік

0.1 Электромагниттік толқындардың тарихы және шамасы.
0.2 Электромагниттік толқынның қасиеттері

II. Электромагниттік толқындарды қолдану.

2.1 Электромагниттік толқындарды әр түрлі салаларда қолдану.
2.2 Электромагниттік толқындарды ақпараттандыру жүйесінде қолдану.

III. Радиобайланысты ұйымдастырудың негізгі әдістері.

3.1 Радиобайланыстың тарихы және қолданылуы
3.2 Радиобайланыс регламенті.

Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

Кіріспе

Физика қазіргі уақытта табиғат танудағы негізгі ғылымдардың бірі болып табылады. Ол ғылымның, техниканың және өндірістің әр түрлі салаларын дамытуда зор ықпалын тигізіп отыр. Соның бір бағыты электромагниттік толқындардың қолданылуы. Электромагнитті толқындар материяның өмір сүруінің ерекше бір түрі болып табылады. Электромагнитті толқындар екі жақты қасиеттерге ие.
Тақырыптың өзектілігі: Электромагнитті толқындардың қазіргі таңдағы қолданылу шеңберін зерттеу. Электромагнитті толқындар деп-электр және магнит өрістерінің кеңістікте бірін-бірі тудыру нәтижесінде таралуын айтамыз. Электромагниттік толқынның шығарылуы мен жұтылуы техникада, тұрмыста,өмірде кеңінен қолданылады және жылдан-жылға бұл процесс жетілдіріліп отырады. Қарапайым Герц вибраторынан бастап қазіргі интернет байланыс жүйесі осы құбылысқа негізделген.
Байланыс кабелі- әр түрлі жиіліктегі немесе оптикалық сигналдардың көмегімен ақпаратты ( телеграмманы, телефон,телеграф, теледидар және радио хабарларын, түрлі деректерді,телемеханикалық сигналдарды т.б) жеткізуге арналған кабель. Байланыс Қазақстан Республикасының экономикалық және әлеуметтік инфрақұрылымның ажырамас бөлігі болып табылады, ол байланыс қызметіне жеке және заңды тұлғалардың қажеттіліктерін қанағаттандыруға және қауіпсіздіктің, қорғаныстың, құқық тәртібін қорғаудың ,мемлекеттік органдардың қажеттілігін қамтамасыз етуге арналған.
Жұмыстың мақсаты: Электромагниттік толқындардың қолданылу шеңберлігін зерттеу және айқындау.Байланыс жүйелерін құрудағы ақпарат
Жұмыстың міндеттері:
1.Электромагниттік толқындардың табиғатын жүйелеу және оларды алу жолдарын зерттеу.
2.Электромагниттік толқындардың әр түрлі салаларда қолданылуы мен қасиеттерін түсіндіру.
3.Радиобайланыстың жалпы тарихы және байланыс жүйелерінің таралуы
Ғылыми жаңалығы: Электромагниттік толқындардың қазіргі уақыттағы қолданылу шеңберін жаңа сала бойынша зерттеу, оқу үрдісінде қолданылуы әдістемесін жетілдіру.Радиобайланыс жүйелерінің қазіргі уақытта қарқынмен дамуы.
Практиканың маңыздылығы:Электромагниттік толқындарды қолданылу мәселелерін, жетістіктерін талдаумен байланысты, ақпараттық жүйеде кеңінен қолданылады.
Зерттеу жұмысының практикалық базасы: Курстық жұмыстың құрылымы кіріспеден, үш тараудан, қорытынды мен пайдаланған әдебитеттерден тұрады,

I.ТАРАУ. ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТОЛҚЫНДАР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ ТҮСІНІК.
1.1 Электромагниттік толқындардың тарихы және шамасы

Электромагниттік толқындардың бар екені жайлы Максвеллдің теориялық гипотезаларын 1886 ж. эксперименттік жолмен Герц дәлелдеді. Максвелл теориясының дұрыстығын дәлелдеуде осы эксперименттің маңызы зор. Электромагниттік толқындар жылдамдығының жарық жылдамдығымен бірдей болуы Максвеллге жарықтың табиғаты электромагниттік деген болжам айтуға мүмкіндік берді.
Электромагниттік толқындардың болуы, таралуы сапалық жағынан тек қана электр зарядтарының үдемелі қозғалуынан пайда болатынымен түсіндіріледі. Антеннада немесе ашық дірілдеткіштерде (вибраторда) осындай зарядтардың үдемелі қозғалысы бақыланады.
Электромагниттік толқындардың шығу тегін түсіндіруде авторлар төмендегідей тәсіл ұсынады: толқын көзі ретінде жабық тербелмелі контурдің әлсіз екенін көрсетеміз, содан кейін біртіндеп конденсатордың сыйымдылығы мен катушканың индуктивтілігін өзгертіп, ашық контурға - вибраторға ауысамыз. Осы жерде Герцтің тәжірибелеріне толық тоқталу керек. Оқулықтағы тәжірибе жүргізіп, ондағы кейбір мезетте пайда болатын вибратордың айналысындағы электр және магнит өрістерін оқушылармен бірге бақылау орынды. Оқылған материалды орыс тіліндегі оқу фильмдерінен "Физические основы радиопередачи" деген фрагментпен пысықтаған дұрыс. Бұл фильмде электромагниттік толқынның антеннадан таратылу процесі көрсетіледі.
Электромагниттік толқындардың энергиясын оқыту барысында, электромагниттік толқынның энергия таситыны Максвелл теориясынан шығатынына мұғалім оқушылардың назарын аудару қажет. Толқынның таситын энергиясы сандық шамасы жағынан энергия ағыны тығыздығының векторымен сипатталады. Оқушылар электромагниттік толқын ағынының тығыздығы немесе толқынның қарқындылығы жиеліктің төртіншісі дәрежесіне пропорционал болатынын түсіндіру керек: I ~ ω4

Толқындық процестердің көптеген заңдылықтарының әмбебап қасиеттері табиғаты әр түрлі болып келетін серпімді ортадағы механикалық толқындарда, су бетіндегі толқындарда және т.б. бірдей болады. Бұл қасиет-электромагниттік өріс тербелістерінің таралу процесі болып табылатын электромагниттік толқынға да тән. Бірақ толқындардың өзге түрлерінің таралуы белгілі материалық ортада ғана мүмкін болса, электромагниттік толқын тек вакуумде емес, әр заттың ішінде тарала алады. Радиотолқындар, инфрақызыл ультра-күлгін, рентген сәу-лелер, көрінетін жарық және т.б. электромагниттік толқындар болып табылады.
Электрлік және магниттік құбылыстарға байланысты 8-сынып материалдарынан мынадай қорытынды жасауға болады. Электр өрісін электр заряды бар денелер туғызады. Бойымен электр зарядтары өтетін өткізгіштің төңірегінде магнит өрісі пайда болады. Қозғалмайтын зарядтың электр өрісі барлық уақыт-та да өзгеріссіз қалады. Бірқалыпты қозғалатын зарядтардың, яғни тұрақты электр токтарының төңірегінде пайда болатын магнит өрісі де өзгермейді. Ал егер электр заряды бар бөлшектер тыныштық немесе бір қалыпты қозғалыс қалпынан шығып, айнымалы қозғалыс жасаса, онда қандай өріс пайда болар еді? Бұл сұрақтың жауабын ағылшынның ұлы ғалымы Максвелл тапты.Электр зарядтары айнымалы қозғалғанда, яғни кез келген айнымалы токта электр өрісі де, магнит өрісі де уақыт ағымына қарай өзгеріп отырады. Сонымен қатар, бөл өрістер, Максвеллдің 1865 жылғы теориялық пайымдауынша, өздерін біртұтас электромагниттік өріс түрінде көрсетеді. Максвелл сегіз жыл бойы тынбай жүр-гізген физика - математикалық талдауларын 1873 жылы қорытындылады. Ол біртұтас электромагниттік өрістің теориясын жасады және оның бос кеңістікте де толқын түрінде тарай алатындығын дәлелдеді. Максвеллдің электромагниттік өріс теориясының түйіні мынаған саяды.
1. Өзгеріп отыратын магнит өрісі кеңістікте өзгеріп отыратын элект өрісін тудырады.
2. Өзгеріп отыратын электр өрісі кеңістікте өзгеріп отыратын магнит өрісін тудырады.
Осылайша, өзгеріп отыратын электр және магнит өрістері әр уақытта да өзара байланыста болады, сондықтан олардың ажырамас бірлігін электромагниттік өріс дейді. Электромагниттік өрісті көрнекі түрде бейнелеу үшін оны, бір жағынан, электр өрісінің кернеулік векторы арқылы, екінші жағынан, магнит өрі-сінің индукция векторы арқылы сипаттап кескіндейді.
Электромагниттік өріс - ақиқат нәрсе. Ол материя формасының бір түрі
болып табылады. Материя формасының екінші түрі зат екенін біз 7-сыныптан білеміз.
Электр зарядтары айнымалы қозғалыс (мысалы, тербеліс) жасағанда,
олардың туғызатын айнымалы электромагниттік өрісі кеңістіктің бір нүктесінен екінші нүктесіне тарайды (1.1-сурет).
Айнымалы электромагниттік өрістің кеңістікте таралуын электромагниттік толқын деп атайды.

1.1-сурет. Электромагниттік толқынның таралуы

Электромагниттік толқынның пайда болуы туралы Максвеллдің 1865 ж. айтқан болжамы кейінірек эксперимент жүзінде дәлелденді.
1887-1888 жж. Г.Герц жасаған тәжірибелер айнымалы электромагниттік өрістің кеңістікте толқын түрінде тарайтындығын көрсетіп берді.
Электромагниттік толқынның таралу механизмін былай түсіндіруге болады. Кеңістіктің белгілі бір нүктесінде (мысалы, координаталары О бас нүктесінде) заряд тербелмелі қозғалыс жасады дейік (1.1-сурет). Зарядтың мұндай тербелісі кернеулік векторының да тербелісін туғызып, оның сандық мәні (модулі) мен бағыты периодты түрде өзгеретін болады. Максвелл теориясы бойынша кеңістіктің нақ осы нүктесінде индукция векторы да векторына перпендикуляр бағытта тербеліс жасайды. Сонымен қатар, өріс векторының тербелісі кеңістіктің көрші нүктелеріне беріледі. Сөйтіп, өріс векторларының келесі нүктелердегі тербелісі, алдыңғы нүктелерге қарағанда, кешігіп туындайды. Осылайша электромагниттік өріс кеңістіктің барлық бағытында белгілі бір жылдамдықпен электромагниттік толқын түрінде тарайды. Электромагниттік толқынмен механикалық толқындардың ұқсастықтары да, өзгешеліктері де бар. Солардың негізгілерін атап өтейік.
1. Электромагниттік толқын әр түрлі заттарда да, вакуумда да тарай алады. Ал механикалық толқындар тек заттардың бөлшектері қатысатын орталарда ғана (қатты денеде, сұйықта және газда) тарайды. Механикалық толқында ортаны құрайтын заттардың бөлшектері тербеледі. Ал электромагниттік толқында өрістің және векторлары ғана тербеледі.
Міне, сондықтан электромагниттік тербеліс вакуумда да толқын түрінде тарай алады.
2. Электромагниттік толқындар - тек көлденең толқындар болып табылады. Шынында да, индукция және кернеулік векторлары бір-біріне перпендикуляр бағытта тербеледі. Ал механикалық толқындар көлденең толқындар да, бойлық толқындар да бола алады.
3. Максвеллдің теориялық есептеулері бойынша вакуумдағы электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы тұрақты шама
.
Электромагниттік толқынның таралу жылдамдығының векторы кернеулік және индукция векторларына перпендикуляр болады. Максвелл көрінетін ақ жарықты жылдамдықпен тарайтын электромагниттік толқын деп жорыды. Кейінірек, жарықтың таралу жылдамдығы эксперимент жүзінде үлкен дәлдікпен өлшенген соң, Максвеллдің бұл болжамы да шындыққа айналды. Тәжірибеде өлшенген жарықтың таралу жылдамдығы Максвеллдің теорияда анықтаған электромагниттік толқынның таралу жылдамдығымен дәлме-дәл келді. Осылайша жарықтың электромагниттік табиғаты толық дәлелденді.
4. Вакуумға қарағанда заттағы электромагниттіктолқынның таралу жыл- дамдығы аз болады және ол мына өрнекпен анықталады:

(1.1)

өйткені ортаның сыну көрсеткіші , ал вакуумде .
5. Механикалық толқындар сияқты электромагниттік толқындарда энергия тасиды. Жер бетіндегі тіршіліктің тууы, органикалық заттардың (ағаштың, көмірдің, мұнайдың, газдың, шымтезектің т.б.) пайда болуы күн сәулесімен келетін, яғни электромагниттік толқындармен жететін энергияға тікелей байланысты. Кейінірек электромагниттік толқындардың нақты энергия таситын-дығына тәжірибе көз жеткізетін боласыңдар.
Электромагниттік толқындардың толқын ұзындығы периоды (Т),
жылдамдығы (с), тербеліс жиілігі арасындағы қатынастар механикалық тол-қындардағы сияқты өзгеріссіз қалады:

(1.2)

Электромагниттік толқындардың вакуумнан затқа өткенде, жиілігі өзгермейді. Өйткені толқындардың жиілігі олардың туғызатын күштердің жиілігіне ғана байланысты болады. Ал толқындардың зат ішіндегі жылдамдығы өзгеретін болғандықтан, оның толқын ұзындығы да өзгереді. Вакуумдағы толқын ұзындығын ал заттағы шамасын деп белгілесек, онда жоғарыдағы формулаларды ескере отырып, мына өрнектерді аламыз:

(1.3)
Тербелмелі электрлік контурда пайда болатын электромагниттік тербелістер периоды:

(1.4)

Томсон формуласымен анықталатыны белгілі. Бұдан тербелмелі контурдағы шарғының (катушканың) индуктивтілігін (L) және конденсатордың сыйымдылығын (С) өзгерте отырып, электромагниттік тербелістің периодын (Т) қалауымызша өзгерте аламыз.
Ендеше, өрнектеріне сәйкес берілген жиіліктегі немесе толқын ұзындығындағы кез-келген электромагниттік сәулелерді ала аламыз (2-сурет). Алайда, осының бәрінде де электромагниттік толқындардың вакуумдағы таралу жылдамдығы өзгеріссіз қалады, өйткені ол бүкіләлемдік іргелі тұрақты

болып табылады.
Сөйтіп, барлық электромагниттік сәулелердің табиғаты бірдей, яғни олар электромагниттік толқындар деген қорытындыға келеміз.

1.2 Электромагниттік толқындардың қасиеттері

Электромагнитік толқындардың қасиеттерімен танысқанда, олардың да физикалық табиғаты басқа кез келген толқындардың қасиеттеріне ие болатынын ескерту керек. Оларда да шағылу, сыну, интерференциялану, дифракция мен поляризациялану құбылыстары болады. Қабылданған оқу бағдарламасына сәйкес бұл құбылыстар электромагнитік толқындар және жарық толқындарына қатысты қарастырылады.
Электромагниттік толқындардың қасиеттерін демонстрациялау үшін толқын ұзындығы λ = 3 см-ге тең аса жоғары жиелікті генератор қолданылады.
Негізгі демонстрациялық тәжірибелер А.А.Покровскийдің редакциялауымен шыққан орыс тіліндегі "Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе, 2-часть" деген оқу құралында жақсы баяндалған. Онда сатылы түрде электромагниттік толқындардың шағылу, сыну, интерференция, дифракция, поляризация құбылыстарының барлық тәжірибелері (ДЭ, 2-бөлім, 60-тәжірибе) берілген. Электромагниттік толқындардың интерференциясы мен дифракциясын демонстрациялағанда, ол құбылыстардың теориясын толық талдаудың қажеттілігі жоқ, себебі оны жарық толқындарын өткенде (4-тарауды қара) орындауға болады. Оқушылар жарық поляризациясын жақсы түсіну үшін электромагниттік толқындардың көлденең толқын екенін демонстрациялап, түсіндіру орынды.
Электромагниттік толқындардың қасиеттерін толқын ұзындығы 3см электромагниттік толқын шығаратын арнайы генераторды қолданып зерттейді. Аса жоғары жиілікті генератор қоздыратын электромагниттік толқын рупор түрінде таратқыш антеннеде ось бағытымен шығарылады. Қабылдағыш антенненың пішіні дәл таратқыш антенне сияқты. Қабылдағыш антеннада кристалдық диод орнатылған, ол антеннада қозатын жиілігі жоғары айнымалы токты бір полярлы толықсыма тоққа айналдырады. Ток күшейтілгеннен кейін дыбыс қабылдағышқа немесе гальванометрге беріліп тіркеледі. Тәжірибелік қондырғының сұлбасы 1.3-суретте көрсетілген.

1.3-сурет. Тәжірибелік қондырғы

1.4-сурет. Генератордың рупоры

Электромагниттік толқындардың шағылуы. Таратқыш және қабылдағыш рупорлардың арасына металл қаңылтыр қойылса, дыбыс естілмейді. Электромагниттік толқын металл қаңылтырдан өте алмай шағылады. Егер генератордың рупорын 1.4-суретте көрсетілгендей бағыттасақ, онда қабылдаушы антенна түсу бұрышына тең бұрышпен шағылатын электромагниттік толқынды қабылдайды. Оны дыбыстың жақсы естілгенінен байқаймыз. Электромагниттік толқынның металл бетінен шағылуын түсіну оңай. Металға келіп түскен толқынның электр өрісінің әсерінен металл бетінде еркін электрондардың еріксіз тербелістері қозады. Осы еріксіз тербелістердің жиілігі электромагниттік толқынның жиілігіне тең. Бетке түскен электромагниттік толқынның энергиясы металдағы еркін электрондардың еріксіз тербелістерін қоздыруға жұмсалады. Толқын металдан өте алмайды, металл бетінің өзі екінші реттік толқын көзі болып табылады, яғни шағылады. Диэлектриктен толқынның шағылуы әлсіз, өйткені диэлектрикте электромагниттік толқынның әсерінен байланысқан электрондардың еріксіз тербелістері қозады. Бірақ олардың еріксіз тербелістерінің амплитудасы металдағы еркін электрондардың еріксіз тербелістерінің амплитудасынан анағұрлым кіші. Сондықтан толқынның диэлектриктен шағылуы нашар. Электромагниттік толқынның шағылу қасиеті радиобайланыс жүйесінде, радиолокацияда қолданылады.
Электромагниттік толқынның сынуы. Электромагниттік толқынның сынуын парафинмен толтырылған үшбұрышты призманы пайдаланып бақылауға болады. Таратқыш антенненың рупорын 1.5-суреттегідей бағыттаймыз. Қабылдаушы антенна толқынды тіркемейді. Енді диэлектрик болып табылатын парафин-нен жасалған призманы суретте көрсетілгендей орналастырайық, антенна толқынды тіркейді. Демек, электромагниттік толқын екі ортаны бөліп тұрған ауа-парафин және парафин-ауа шекараларынан өткенде сынған.
Электромагниттік толқын бір ортадан екінші ортаға өткенінде сыну заңының орындалатынын зерттеулер көрсетті.
Электромагниттік толқынның жұтылуы. Рупорларды бір-біріне қарама-қарсы қойып, олардың арасына түрлі диэлектриктер, мысалы, фанера, плексинглас және т.б. қойсақ, толқынның жұтылатынын байқауға болады. Жұтылу дәрежесі түрлі диэлектриктер үшін әр түрлі.
Электромагниттік толқындардың поляризациясы. Электромагниттік толқынның және векторларының бір-біріне және толқынның таралу бағытына перпендикуляр болуы оның көлденең толқын екенін көрсетеді. Таратқыш антеннадан шығатын толқынның электр өрісінің кернеулік векторының тербелістері белгілі бір жазықтықта өтеді. Ал магнит индукциясының векторының тербелістері оған перпендикуляр жазықтықта жасалады. Өріс тербелістері бір бағытта өтетін электромагниттік толқынды поляризацияланған толқын деп атайды. Поляризация латынның polus, гректің polos- полюс, осьтің шеті деген сөздерінен алынған. Толқын шығаратын антенненың рупоры мен қабылдағыштың арасына металл шыбықтан жасалынған торларды (1.6-сурет) орналастырайық.

1.5-сурет. Таратқыш антенаның рупоры

1.6-сурет. Толқын шығаратын антенаның рупоры

Тордың екеуін де вертикаль не горизонталь бағыттай отырып, толқынның өтуін гальванометр арқылы тіркейді. Бұл жағдай электр өрісінің кернеулік векторы шыбықтарға перпендикуляр қалпында байқалады. Егер екінші торды 900-қа бұрсақ, онда толқын шыбықтардан өтпейді.
Демек, электромагниттік толқын - көлденең толқын. Электр өрісінің кернеулік векторы металл шыбықтарға параллель бағытталғанда, оларда еркін электрондардың еріксіз тербелістері қозады да толқын шағылады. Кернеулік векторы шыбықтарға перпендикуляр бағытталғанда, еркін электрондардың еріксіз тербелістері көлденең болғандықтан, олардың амплитудасы мардымсыз.
Электромагниттік толқын шағылмай өтеді. Айта кету керек, егер электромагниттік толқын көлденең емес, қума толқын болса, онда тордың кез келген қалпында ол шыбықтардан өтіп кетер еді. Пәтерлердегі теледидар антеннасын орнатқанда электромагниттік толқынның поляризацияланғанын ескеру қажет. Антеннада қозатын индукциялық токтың амплитудасы максимал болады, егер кернеулік векторы антеннаға параллель қалпын сақтаса.
Электромагниттік толқындардың интерференциясы. Кеңістікте екі немесе бірнеше таратқыш антеннадан таралған электромагниттік толқындар бір-бірімен қабаттасады. Жиіліктері бірдей екі толқын қосылғанда қорытқы толқын амплитудасының арту немесе кему құбылысын толқындардың интерференциясы дейді.
Бірдей фазамен тербелетін екі электромагниттік толқын кеңістіктің бір нүктесіне келіп жеткенде
(1.5)
шарты орындалса, интерференция нәтижесінде қорытқы тербеліс амплитудасы максимал болады.
Мұндағы толқындардың жол айырымы,
Егер толқындардың жол айырымы
(1.6)
тақ санды жарты толқынға тең болса, онда интерференцияның минимум шарты орындалады. Қорытқы тербеліс сол нүктеде минимал болады. Электромагниттік толқындардың интерференциясын бақылау үшін таратқыш пен қабылдағыштың рупорларын 1.7-суреттегі сияқты қарама-қарсы орналастырып, горизонталь бағыттағы металл қаңылтырды жоғарыдан төмен қозғалтайық. Сонда дыбыстың біресе күшейіп, біресе бәсеңдегенін байқаймыз. Рупордан шығатын толқынның біраз бөлігі қабылдағыш антеннаға түседі. Қалған бөлігі металл бетінен шағылып барып түседі. Металл қаңылтырды жоғары немесе төмен қозғалта отырып, тура толқынмен шағылған толқынның жол айырымын өзгертеміз. Интерференцияның максимум немесе минимум шарттарының қайсысы орындалатынына байланысты, дыбыс не күшейеді, не әлсірейді.

1.7-сурет. Таратқыш және қабылдағыш рупорлары

1.8-сурет. Электромагниттік толқынның дифракциясын
бақылайтын қондырғы

Электромагниттік толқындардың дифракциясы. Толқындардың түзусызықты таралуынан ауытқуын, бөгеттерді орағытып өтуін толқынның диф-ракциясы деп атайды. Толқын жолындағы бөгеттердің өлшемдері толқын ұзындығынан кіші немесе онымен шамалас болған жағдайларда толқын дифракциясы айқын байқалады. Электромагниттік толқындардың дифракциясын 1.8-суретте көрсетілген қондырғының көмегімен бақылайды. Аса жоғары жиілікті генератор мен қабылдағыштың арасында жіңішке саңылауы бар металл экран тұр. Қабылдағыштың орнын ауыстыра отырып, тербеліс амплитудасының максимумдары мен минимумдары кезек ауысатынын көреміз. Бұл саңылаудың шетін орағытып өтетін толқындардың дифракциясы нәтижесінде ғана мүмкін болады. Ендеше электромагниттік толқындарда дифракция құбылысы байқалады.

II.ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТОЛҚЫНДАРДЫ ҚОЛДАНУ
2.1 Электромагниттік толқындарды әр түрлі салаларда қолдану
Осы кездегі техникада түрлі бөгеттерден радиотолқындардың шағылу құбылысы кең түрде қолданылады. Толқын шағылған нәрсені тауып, оның қай жерде екені туралы информация алу үшін өте сезгіш қабылдағыштар шағылған сигналды тұтады және күшейтеді.

Радиотолқындар арқылы объектіні тауып, оның тұрған орнын дәл анықтау радиолокация деп аталады. Радислокациялық қондырғы радиолокатор (немесе радар) -- хабарлаушы және қабылдаушы бөліктерден тұрады. Радиолокацияда аса жоғары жиілікті (10* -- 10" Гц) тербелістер пайдаланылады. Қуатты, аса жоғары жиілікті генератор сүйірлене бағытталған толқын шығаратын антеннамен байланыскан. Сонда 10 см-ге шамалас және одан кіші толқын ұзындығымен жұмыс істейтін радиолокаторларда мұндай толқынды параболалық айна түріндегі антенналар шығарады. Метрлік диапазондағы толқындарға арналған антенналар күрделі вибраторлар жүйесі түрінде болады. Бұл жағдайда толқындар қосылуы салдарынан шығарылған толқын сүйірлене бағытталады. Антенна әрбір вибратор жіберген толқын қосыла келе бірін-бірі тек берілген бағытта ғана күшейтетіндей етіп жасалған. Өзге бағыттарда толқындар қосылғанда өзара бірін-бірі түгелдей немесе жартылай өшіреді.

Шығарылған толқынды алгі толқын шығарушы антеннаның өзі не баска қабылдағыш (бұл да сүйірлене бағытталған) антенна тұтады. Радиолокатор шығаратын толқынның бағыты айқын білінетіндіктен, оны радиолокатор "сәулесі" деп айтуымызға болады. Объектіге қарай бағыт шағылған сигналды қабылдау кезегіндегі сәуленің бағыты болып табылады.

Нысанаға шейінгі қашықтықты анықтауда сәуле шығарудың импульстік тәртібі қолданылады. Хабарлағыш толкындарды қысқа мерзімді импульстермен шығарады. Әрбір импулсьтін ұзақтығы секундтың миллиондық үлесіндей, ал импульстің аралықтары шамамен 1000 еседей үлкен. Шағылған толқындар тыныс кезінде қабылданады.
R ара кашықтықты радиотолқынның нысанаға дейінгі және кайткандағы жүріп өтуіне кеткен жалпы уақытты өлшеу арқылы анықтайды. Радиотолқындардың атмосферадағы жылдамдығы c = 3 :: 10° мс іс жүзінде тұрақты сондықтан
R=ct2

Радиотолқындардың шашырауы салдарынан хабарлағыш тарататын энергияның болымсыз аз бөлігі ғана қабылдағышқа жетеді. Тұтатылған сигналдарды радиолокаторлардың кабылдағыштары миллион-миллион есе (102) күшейтеді. Мұндай өте сезгіш кабылдағыш, албетте, хабарлағыш импульс жіберіп тұрғанда ажыратулы болуы тиіс. Жіберілген және шағылған сигналдарды тіркеу үшін электронды-сәулелік түтік қолданылады. Түтіктің экранында бірқалыпты қозғалған жарық нүкте импульс жіберу мезетінде ауытқиды. Экранда қашықтық шкаласының нелінші бөлігінің маңында шарпу пайда болады (36-сурет). Экран бетіндегі жарқырауық дақ шкала бетімен бірқалыпты жүріп отырады да, шағылған бәсең сигналды кабылдау мезетінде тағы ауытқиды. Экрандағы шарпулардың ара қашықтығы сигналдың t жүріп өту уақытына және нысанаға дейінгі К ара қашықтыққа пропорционал. Бұл шкаланы тікелей километрлермен градуирлеуге мүмкіндік береді.

Радиолокациялық қондырғылар бірнеше жүз километрге шейінгі кашыктыктағы кемелер мен ұшақтарды байқай алады. Олардың жұмысына ауа райы таулік мезгілдерінің жағдайы онша әсер ете қоймайды. Үлкен аэропорттарда көтерілетін және қонуға бет алған ұшақтарды локаторлар бакылап отырады. Жер бетінен пилоттарға радио аркылы тиісті нұсқаулар жеткізіледі де, осылай ұшу қауіпсіздігі камтамасыз етіледі. Әуежайдағы локатордың сырткы түрі 31-суретте көрсетілген. Кемелер мен ұшақтар да, навигациялық максаттар үшін қызмет ететін радиолокаторлармен жабдықталады. Ондай локаторлар радиотолқындарды шашырататын объектілердің калай орналаскан экранда керсетеді. Жер бетінің радиолокациялық картасы оператордың көз алдында тұрады.
Қазіргі кезде радиолокация куннен-күнге эр қилы мақсаттар үшін қолданылып келеді. Локаторлардың көмегімен атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы метеорлерды бақылайды. Бұлттардан да әрі бақылау үшін ауа райы туда де локаторлар пайдаланылады. Акыры локаторлар ғарыштық

зерттеулерде қолданылады. Әрбір ғарышкеменің бортында міндетті түрде бірнеше радиолокатор бар. АҚШ-т же Венгрияда 1946 жылы Ай бетінен шағылған сигналды қабылдау эксперименті іске асырылды. 1961 ж. бұрынғы кеңестік ғалымдар шолпае планетасына радиолокация жүргізіп , осы планеталардың өз өсінен айналу периодын аныктай түсуге мүмкіндік туғызды. Қазіргі кезде Күн жүйесінің планеталарына да локация жасау іске асырылып отыр

Сурет 31 Әуежайдағы локатордың сыртқы көрінісі

Электромагниттік толқындармен жасалған тәжірибелер нәтижесінде атакты орыс физигі А. С. Попов сымсыз телеграф әдісін ашты. А. С. Попов 1895 ж. ең бірінші электромагниттік толқындарлы сезгіш қабылдағыш жасап шығарды, мұнда ол металл үгіндісінің бір-біріне жабысқақ қасиетін және осының салдарынан олар, жоғары жиілікті электр тербелістерінің әсерінен, өзінің электр өткізгіштігін арттыратын қасиетін пайдаланды.

Mына 32-ші суретте А. С. Попов қабылдағышының схемасы кескінделген. Оның негізгі - АВ когерер деп аталатын ішінде металл ұнтақтары бар Когерер, Р гальвани батареясынан және CDE реледен тұратын тізбекке жалғанады. Электромагниттік толқындар аспапқа жеткен кезде үгіндінің электр өткізгіштігі өсін, тізбекте ток жүре бастайды; осы токтың әсерінен реленің D якорын электромагнит өзіне тартып, Е контактіні тұйықтайды.

Осының салдарынан әлгі Р батареядан қоректенетін екінші тізбек тұйықталады; екінші тізбекке HG электр қоңырацы жалғанған. Қоңыраудың балғашасы кейін қарай қозғалғанда когерер түтігіне соғылады да, осы соққы әсерінен үгіндінің кедергісі бұрынғы қалпына келеді. Сөйтіп, қабылдағышқа электромагнит толқындары тағы да келгенге дейін, ол автоматты түрде жұмыстарын тоқтатады.

Сурет 32 А. С. Поповтың кабылдағышының схемасы

Бір жылдан кейін, 1896 жылдың мартында, А, С. Попов физика химиялық когамынын мәжілісінде дүние жүзінде алғашқы рет радиограмма беру демострациялады. Радиограмма Петербург университетінің ауласындағы химия институтының үйіне 250м кашыктықтағы коғамның мәжілісі болып жатқан үйге берілді. А. С. Поповтың сымсыз телеграфты ашуы, техникада ұлы өзгерістерге жол ашып берді. Радиотехниканың мұнан ары дамуы ұшқынды генераторларды (ол тек өшпелі тербелістер ғана шығарып беруге шамасы келетін, өшпейтін тербелетер шығаратын генераторлармен алмастыруға беттеді. Осы жагдай сигналдарды беруден енді сөзді музыканы, кескінді беруге көшерліктей мүмкіндік туғызды. Сөйтіп, үстіміздегі ғасырдың жиырмасыншы жылдағында радиотехника электрондык лампылардың көмегімен генерациялауга ауысты. Радиохабар максаты үшін тербелмелі контур антеннамен индуктивті байланысады. Антеннаның ең қарапайым түрі төменгі ұш жермен косылған түзу вертикаль сым болып саналады. Сымның ұзындыға, оның бойына тұрғын толқын орналасатындай етіп тандап алу керек, сонда төменгі ұшына ток күшінің шоқталуы, ал жоғарғы ұшына ток күшінің түтіні дәл келетіндей етіледі. Мұндай антенна Герц вибраторының жартысына ұқсас, сөйтіп ол өз төңірегінде электромагниттік толқындар түрінде тербеліс шығаруды қамтамасыз етеді (33-сурет)

Электромагниттік толқындарды ұстау (аңғару) қабылдағыш антенна мен күшейткіш системаның көмегімен істеледі. Мұндай системаның LC тербеліс контуры ( 3-сурет) антеннамен индуктивті байланыскан (34-суретте антенна көрсетілмеген) Электромагниттік толқындардың әсеріннен контурда еріксіз тербелістер енеді

Сурет 34 Электромагниттік тербелістерді күшейту схемасы

Олардың амплитудасы резонанс жағдайында ең үлкен мәнге жетеді, дегенмен, жалпы айтқанда, пайда болатын токтарды тікелей өлшеу үшін бұл амплитуда өте әлсіз. Оларды өлшеуге мүмкіндік жасау үшін амплитудаларды арнаулы күшейткіш схеманың көмегімен күшейтеді. Бұл схеманың 40-суретте көрсетілген қарапайым түрі үш электродты бір лампыдан тұрады. Тербеліс контуры лампының Ѕ торымен индуктивті байланыскан. Осы LG контурда электр тербелістер туган кезде торлық кернеу өзгереді және сондықтан, B, батареядан лампы арқылы өтетін ток күші өзгереді. Лампы
өз сипаттамасының түзу сызықты бөлігінде (35-сурет) жұмыс істейтін жағдай жасалады. Егер осы тузу сызыкты бөлік мейлінше тік көтерілсе, онда торлық кернеудің аз өзгерісіне AI, анодтық токтың едәуір өзгерісі сәйкес келеді. Сөйтіп, LC резонанстық контурдың әлсіз тербелісі лампы тізбегіндегі анодтық ток күшінің үлкен тербелісі жасауға себеп болады. Қарастырған күшейткіш схемада лампы тізбегіндегі энергия көзінің қызметін B, батарея атқарады; келіп жеткен электромагниттік толқынның әсерінен LC контурда туған тербеліс тек лампыға әсерін тигізеді де, В батареядан шыққан токтың күшін өзгертеді. Анодтық токтың тербелістерін, трансформетордың көмегімен, тіркеп отыратын аспапка немесе, екінші рет күшейту үшін, екінші лампының тоғына жіберуге болады.

Сурет 35 Үш электродты лампының сипаттамасы
Дыбыстарды жеткізу үшін электромагниттік тербелістерді модуляциялайды, сонда олардың амплитудасы дыбыс тербелістерімен бір тактіде үйлесе өзгереді. Енді жоғары жиіліктегі электромагниттік тербелістерді орағытушы сызық дыбыстың жилігі бар тербелістер болып табылады.

2.2 Электромагниттік толқындарды ақпараттандыру жүйесінде қолдану.

Радиотехника дамуының бастапқы сатысында сымсыз (wireless) терминін радиобайланысты түсіндіру үшін қолданған, яғни деректерді тасымалдау сымсыз жүзеге асатын барлық жағдайларға қатысты айтылған болатын.Wi-Fi технологиясы қазіргі таңда компьютерлер байланысы саласындағы болашағы зор технологиялардың бірі деп танылуда. Wi-Fi (Wireless Fidelity) - ағылшын тілінен аударғанда "сымсыз дәлдік" деген мағына береді. Алғашында Wi-Fi құрылғысы дәстүрлі кабельдік желілердің орнына қолдануға арналған болатын. Кабельдік желілерді құру қиын болған жерлерге сымсыз желілерді уақытша желі ретінде пайдаланған (1-сурет). Мысалы, көрмелер, конференциялар ұйымдастыратын кабельдік желі тартылмаған ғимараттарда қолданған. Кейіннен сымсыз желіні көпшілік орындарда, кафе, мейманхана, әуежайларға орнату арқылы келіп-кетушілердің интернетпен жұмыс жасауына толық жағдай жасау үшін қолдану дәстүрге айналды.
Интернет - кез келген компьютерлермен бүкіл әлем бойынша ақпарат алмасу мен беру мүмкіндігі, желілер жүйесі. Интернет - байланыс араларын өзара біріктіретін, тораптардың жиынтығы.
Әрбір топтарда көбінесе UNIX операциялық жүйесін басқару арқылы жұмыс істейтін бір немесе бірнеше қуатты компьютер-сервер болады. Мұндай торапты кейде хост деп атайды.
Торапты оның иесі - провайдер деп аталатын ұйым немесе Интернет қызметін жабдықтаушы басқарады.
Интернет әр түрлі ережемен жұмыс істейтін желілерді біріктіреді. Бұл ережелерді үйлестіру үшін шлюз құрылғысы қызмет етеді. Шлюз - басқаша тәсілмен үйлеспейтін желілерді қосатын құрылғы. Шлюз әр түрлі желілердің бірлескен жұмысын қамтамасыз етуге арналған мәліметтерді өзгертпейді.
Интернет желісіне әр түрлі операциялық жүйелерді басқару арқылы жұмыс істейтін компьютерлер кіреді. Алайда, ақпарат алмасу кезінде барлық ЭЕМ хабар беру тәсілдері туралы бірыңғай келісімдер қолданылуы тиіс. Сонда ЭЕМ-ның қай-қайсысыда басқа кез келген ЭЕМ-нан алынған ақпарат түсінуге қабілетті болады.
Электронды почта немесе е-mail (electronic mail - электронды почта),адамдар арасындағы байланыс тәсілдерінің бірі болып табылады. Электронды почтаның Интернеттегі негізгі функциясы - планетаның қай нүктесінде болса да, Интернеттің кез келген екі пайдаланушысы арасында электронды хаттармен - мәтіндік хабарламамен оперативті және өте тез алмасуды жүзеге асыру. Электронды почтаның қосымша мүмкіндіктеріне мыналарды жатқызуға болады: дыбыстық хабар, құжаттарды, сызуларды, фотосуреттерді, бейнематериалдарды беру; ғылыми журналға, сирек кітаптарға, жарнамаға жету жәнә әр түрлі тауарларды жолдау немесе сату; сонымен қатар, ұжымдық іс-әрекеттерді программалық қамтамасыз ету; мекемелер мен ұйымдарда құжат қолдану; ұжымдық жұмысты жоспарлау. EFT хаттамалары бойынша электронды почтаның жаңаша пакеттері (Electronic Funds Transfer - ақшалай қаражатты электронды аудару) және EDI (Electonic Funds Data Interchange - мәліметтермен электронды алмасу) желі бойынша іс жүзінде қамтамасыз етілетін ақша, шоттар және басқа қаржылық құжаттарды аудару.
Қазіргі уақытта кез келген информациялық технологияның жаппай техникалық компоненті компьютер болып табылатыны белгілі.
Компьютерлік телекоммуникацияны пайдалану - алыстағы компьютермен диалогтық режимде немесе электрондық почта режимде жұмыс істеуді ұйымдастыруды қамтамасыз етеді. Сондай-ақ, электрондық почта өте қолайлы жене аса қымбат емес.
1957 жылы Кеңес Одағы Жердің жасанды серігін ұшырғаннан кейін, АҚШ Қорғаныс министрлігі ақпаратты тасымалдаудың сенімді жүйесі қажет деп шешті. АҚШ алдыңғы қатарлы зерттеу жобаларының агенттігі (ARPA) осы мақсатта компьютерлік желі құруды ұсынды. Бұл желіні құру Лос-Анджелестегі Калифорния университетіне, Стэнфорд зерттеу орталығына, Юта штатының университетіне және Санта-Барбара қаласындағы Калифорния штатының университетіне тапсырылды. Компьютерлік желі ARPANET деп аталып, 1969 жылы аталған төрт ғылым орталықтарын біріктірді, барлық жұмыстарды АҚШ Қорғаныс министрлігі қаржыландырып отырды. Одан соң, ARPANET желісі жылдам дамып, оны ғылымның әр түрлі салаларындағы ғалымдар қолдана бастады. Алғашқы ARPANET сервері 1969 жылдың 1 қыркүйегінде Лос-Анджелестегі Калифорния университетінде орнатылды. Honeywell 516 компьютерінде 12 КБ оперативті жад бар болатын.
1971 жылы желі арқылы электронды почта жіберуге мүмкіндік беретін алғашқы компьютерлік бағдарлама жасалып, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Толқынның таралу бағыты
Электромагниттік өріс
ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТОЛҚЫНДАРДЫҢ ТАБИҒАТЫ
Электромагниттік толқындар
Электромагниттік толқындардың шығарылуы
Электромагниттік толқындарды пайдалану
Көлденең және қума толқындар. Электромагниттік толқындар
ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ТОЛҚЫНДАРДЫ ҚОЛДАНУ
Электромагниттік толқынның энергиясы
Электромагниттік толқындар туралы
Пәндер