Gamma di onde radio e loro propagazione

Le onde radio sono un tipo di onda elettromagnetica. La loro esistenza nel 1864 fu predetta dal matematico, meccanico e fisico britannico James Clerk Maxwell. Le sue parole erano vere e completamente coerenti con la realtà. Qual è la gamma di onde radio?

Cosa suggeriva Maxwell?

Riassumendo i risultati di ricerca disponibili che sono stati effettuati prima di lui e influenzato il campo dei campi magnetici ed elettrici, lo scienziato ha escogitato l'idea che le variabili siano generate reciprocamente dai campi. Come è I campi magnetici possono creare elettricità e viceversa. Inizialmente, qualcosa viene creato da una fonte esterna e quindi causa l'aspetto del suo partner. Dopo di ciò, sembrano staccarsi dalla fonte originale esistente e possono diffondersi ulteriormente nello spazio. Pur assumendo la forma di onde elettromagnetiche. Ma non poteva confermare sperimentalmente la sua teoria.

Esperimenti Hertz

Per la prima volta le posizioni teoriche furono dimostrate nel 1887. Fece il fisico tedesco Heinrich Rudolf Hertz. Ciò che è interessante, riprendendo questo esperimento, non era d'accordo con Maxwell, ma al contrario, credeva che lo scienziato si fosse sbagliato. E in realtà, le onde elettromagnetiche non esistono. Ma come assicurarsi? Secondo la teoria di Maxwell, le particelle elettriche oscillanti sono una fonte di onde. A tale scopo, è stato utilizzato un circuito semplice. Consisteva in un induttore e un condensatore. Il radiatore ad onde elettromagnetiche dovrebbe essere una scarica elettrica avvenuta tra due sfere di ottone montate sulle estremità delle aste metalliche. Nell'impianto pilota, hanno svolto il ruolo di un condensatore, quindi sono stati separati da un piccolo spazio. Sebbene le aste fossero collegate da una bobina di induttanza. Le palle stesse sono state usate direttamente per accumulare cariche elettriche.

E come sono andati i suoi esperimenti?

È molto importante sapere come va la propagazione delle onde radio di diverse gamme. A pochi metri dal primo circuito c'era il secondo. Non erano collegati in alcun modo. Il secondo circuito era un anello di filo aperto con sfere di ottone alle estremità e uno spinterometro. Lo stesso del primo. Questa è la costruzione del più semplice risuonatore. Questo dispositivo consente di catturare onde elettromagnetiche. In certi momenti tra le sfere del circuito primario le scintille scivolavano. Lo scienziato ragionò come segue: se non ci sono onde, allora non dovrebbero apparire nel risuonatore. Ma durante l'esperimento è stato stabilito che tra le sfere del secondo circuito apparisse anche una corrente. Quindi, esistono onde elettromagnetiche. L'energia può essere trasmessa senza fili. Hertz eseguì una serie di esperimenti, che alla fine confermarono la teoria avanzata da Maxwell. Ha anche scoperto che la velocità della loro propagazione nella luce è uguale alla luce (i fotoni). Inoltre, si è constatato che sono caratterizzati dallo stesso comportamento, nonché dalla loro obbedienza alle leggi della rifrazione e della riflessione. Ma non sapeva come applicare tali conoscenze nella pratica. E credeva di aver scoperto un fenomeno inutile.

Quanto è stato male Hertz

Successivamente, una gamma di onde radio, che viene utilizzata per trasmettere segnali radio, è stata identificata dalle oscillazioni elettromagnetiche. Immagina che il mondo moderno senza di essa sia molto difficile. E questo non è sorprendente, perché hanno aperto ampie opportunità per noi. Durante gli esperimenti pratici, si è constatato che la propagazione nel vuoto procede ad una velocità pari alla luce. È solo necessario distinguere tra la loro lunghezza (frequenza). Va notato che non esiste un confine chiaro. Un tipo di onda elettromagnetica può fluire agevolmente in un altro. La classificazione più semplice distingue gamma, raggi X, radiazione infrarossa, luce visibile e onde radio. Ecco gli ultimi e più interessanti. Ad oggi, ci sono numerose e diverse gamme di lunghezze d'onda radio. Secondo gli accordi internazionali, il loro intero spettro era suddiviso nei seguenti gruppi: decimetro, millimetro, centimetro, decimetro, metro, decimetro, ettometro, chilometro e myrimeter. Vediamo cosa rappresenta ogni specifica gamma di frequenze delle onde radio.

Varietà di classificazione

Se vieni dall'altra parte, puoi selezionare onde ultracorte, medie e super lunghe. Un sistema di classificazione combinato viene spesso considerato:

1. Onde millimetriche Avere lunghezza da millimetro a centimetro La loro frequenza varia da 30 a 300 GHz. È classificato come estremamente alto. Onde di questo tipo sono utilizzate in radioastronomia, radar e per comunicazioni spaziali.
2. Onde ultracorte. La loro lunghezza varia da 1 cm a 10 m. Diversi gruppi si distinguono qui. Quindi, se la lunghezza d'onda è fino a 10 cm e la frequenza è compresa nell'intervallo da 3 a 30 GHz, vengono chiamati centimetri. Sono utilizzati per trasmettere dati via etere nei canali di comunicazione via satellite per fornire reti Wi-Fi. Se la lunghezza d'onda va da 10 centimetri a un metro, allora hanno una frequenza di 300-3000 MHz. Puoi incontrarli quando usi radio, telefoni cellulari, comunicazioni radio, televisione, comunicazioni radio. Si chiamano onde decimali. E l'ultimo gruppo: include quelli la cui lunghezza varia da 1 a 10 m. Sono chiamati metro. Di norma, vengono utilizzati per le trasmissioni radio, le comunicazioni radio e la televisione a breve distanza.
3. Onde corte Includono tutto ciò che è compreso tra 10 e 100 m. La loro designazione scientifica è decametrica.
4. Onde medie Vanno da 100 a 1 km. Designazione scientifica - hectameter.
5. Onde lunghe Occupare un intervallo da 1 a 10 km. Designazione scientifica - chilometro.
6. Onde lunghissime. Questi includono tutto ciò che è più di 10 chilometri. Qui è necessario notare la presenza di separazione interna. Quindi, ci sono miriametrovye (da 10 a 100 km), hecto-chilometro (da 100 a 1000 km), megametrovye (da 1000 a 10.000 km), decimetrico (da 10.000 a 100.000 km).

Le onde dei punti 3, 4 e 5 sono ampiamente utilizzate nelle trasmissioni e per stabilire sessioni radio. Anche se questo non è il limite. Pertanto, i rappresentanti del punto numero 6 sono utilizzati per tenersi in contatto con i sottomarini.

E separatamente vale la pena considerare le onde decimali

Questi sono considerati tutti, la cui lunghezza varia da 0,1 mm a 1 mm. Perché le gamme di onde radio allocate separatamente? La lunghezza d'onda fornisce un numero di proprietà specifiche. Per cominciare dovrebbe essere menzionato che sono spesso chiamati submillimeter. Questo tipo di radiazione elettromagnetica occupa uno spettro di frequenze tra le bande infrarossa e millimetrica. Ma ha anche una proprietà interessante. Vale a dire, include una gamma di onde radio millimetriche, centimetri e decimali. A causa delle sue proprietà specifiche, tuttavia, si applica solo nei sistemi di sicurezza e medicina. Quindi, in contrasto con la più nota radiazione a raggi X, le onde decimali sono sicure per il corpo umano. Pertanto, sono utilizzati per la scansione degli organi del corpo umano. Sono anche utilizzati negli aeroporti per il check-in del bagaglio. Dal punto di vista della fisica, il loro nome corretto è onde terahertz. Ciò è dovuto alla loro alta frequenza, che è compresa tra 10 ^{11 e} 10 ¹³ Hz.

Sfumature selezionate

Ciò considerato, ciò che va dalle onde radio. Ora devi concentrarti sui dettagli. E la prima cosa che vale la pena menzionare è la frequenza. Questo indicatore mostra quante volte al secondo cambia la direzione della corrente elettrica nel radiatore. E, di conseguenza, il numero di cambiamenti in un certo punto nello spazio della grandezza del campo elettromagnetico. Cambia in hertz (Hz).

Qual è l'uso pratico della frequenza?

Se c'è 1 hertz, allora dice che l'onda esegue un'oscillazione al secondo. E cosa succede ad esempio ad una frequenza di 1 megahertz? Sì, un milione di vibrazioni in un secondo! Qual è l'applicazione pratica di questa conoscenza? Sappiamo che le onde elettromagnetiche viaggiano alla velocità della luce. A causa di ciò, è possibile calcolare quale deve essere la distanza tra certi punti dello spazio affinché il campo magnetico (elettrico) si trovi nella stessa fase. Si chiama lunghezza d'onda. Questo valore è calcolato secondo la seguente formula: 299,79 / Frequenza della radiazione elettromagnetica in MHz. Anche senza eseguire un calcolo da questa formula, vediamo che ad una frequenza di 1 MHz, la lunghezza d'onda sarà di circa 300 m. Qui, si osserva una tendenza diametralmente opposta. Maggiore è la frequenza, minore è la lunghezza e viceversa.

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La frequenza influenza direttamente quale gamma di onde radio può ricevere l'antenna di un particolare dispositivo. Le radiazioni elettromagnetiche possono attraversare liberamente lo spazio o l'aria. Ma una volta che incontra il filo metallico, l'antenna o un altro corpo simile, trasferisce l'energia trasferita. Ciò causa una corrente elettrica alternata. Va notato che non tutta l'energia è assorbita. Parte di essa viene riflessa dalla superficie e risale o si dissolve nello spazio. Con questo principio, il radar è costruito.

Come possono aggirare gli ostacoli?

Questa è una proprietà molto interessante che le onde radio possiedono. La gamma di onde gioca un ruolo importante qui. Quando la radiazione si propaga, nel tempo incontra un certo ostacolo. L'onda può aggirarlo. Ma solo in quei casi, se l'oggetto ha una dimensione inferiore alla lunghezza d'onda (nel peggiore dei casi, sono comparabili). Considera l'esempio di un aeroplano. Per rilevarlo, l'onda radio del localizzatore non deve superare le dimensioni geometriche del dispositivo di volo (cioè essere inferiore a 10 metri). Se il corpo lo supera, allora può riflettere l'onda. Ma non un dato di fatto. Qui puoi ricordare il progetto "Stealth" (invisibile).