Билет № 22

1. Радиосвязь. Физические основы радиопередачи.

Радиосвязь – передача и прием информации на большие расстояния с помощью электромагнитных волн. Первым предложил использовать электромагнитные волны для беспроволочной телеграфии русский инженер – электротехник А.С. Попов в 1895г. Радиосвязь бывает односторонней и двухсторонней, может осуществляться с помощью условных сигналов – импульсов разной продолжительности ( в начале радиосвязь была только такой), и радиотелефонной т.е. передается и принимается звуковая информация.

Процесс радиосвязи можно условно разделить на два этапа: радиопередачу и радиоприем. Речь и музыка с физической точки зрения это механические колебания, если их просто преобразовать в электрический ток такой частоты, то этого недостаточно для излучения электромагнитных волн( колебания низкой частоты почти не излучаются контуром). Электромагнитные колебания высокой частоты , которые хорошо излучаются , никакой информации не содержат. Значит, для передачи информации с помощью электромагнитных волн нужно объединить колебания низкой частоты с колебаниями высокой частоты – такой процесс называется модуляцией. Простейший способ модуляции – модуляция по амплитуде.

Структурная схема радиопередачи:

1. Задающий генератор (генератор незатухающих электрических колебаний высокой частоты) вырабатывает гармонические колебания высокой частоты.

2. Микрофон преобразует механические колебания низкой частоты (речь, музыка) в электрические колебания такой же частоты.

3. Модулирующее устройство изменяет амплитуду или частоту высокочастотных колебаний в соответствии с колебаниями низкой частоты.

4. Модулированные колебания высокой частоты поступают в передающую антенну, которая излучает электромагнитные волны.

На каждом из названных этапов происходит усиление электрических колебаний с помощью усилителей низкой и высокой частоты.

2. Источники тока. ЭДС источника. Закон Ома для замкнутой цепи.

Билет № 23

1. Физические основы радиоприема. Простейший радиоприемник.

Радиосвязь – передача и прием информации на большие расстояния с помощью электромагнитных волн. Первым предложил использовать электромагнитные волны для беспроволочной телеграфии русский инженер – электротехник А.С. Попов в 1895г. Радиосвязь бывает односторонней и двухсторонней, может осуществляться с помощью условных сигналов – импульсов разной продолжительности ( в начале радиосвязь была только такой), и радиотелефонной т.е. передается и принимается звуковая информация.Процесс радиосвязи можно условно разделить на два этапа: радиопередачу и радиоприем.

Структурная схема радиоприема:

1. Модулированная электромагнитная волна возбуждает в приемной антенне переменный ток, изменяющийся по такому же закону, что и передающей антенне.

2. Чтобы выделить сигнал нужной частоты приемный контур настраивают в резонанс с частотой нужной радиостанции.

3. Для выделения из модулированного сигнала низкочастотных колебаний используют детектор – устройство с односторонней проводимостью. В качестве детектора обычно применяют полупроводниковый диод. С помощью детектора модулированный ток высокой частоты преобразуется в пульсирующий ток.

4. Для выделения из пульсирующего тока колебаний низкой частоты применяют параллельную цепь, одна ветвь которой имеет большое сопротивление для токов низкой частоты, её роль выполняет конденсатор, вторая ветвь имеет большое сопротивление для токов высокой частоты, её роль выполняет катушка индуктивности. Токи низкой( звуковой частоты ) подаются на катушку телефона или электродинамического громкоговорителя, где под их действием возникают механические колебания, создающие в воздухе звуковую волну.

Простейший радиоприемник

1 – Антенна, 2 – Резонирующий контур, 3 – Детектор, 4 – Конденсатор,

5 – Резистор(катушка ), 6 – Телефон ( громкоговоритель).

2. Дифракция света. Дифракционная решетка.

Дифракция света – это отклонение распространения света от прямолинейности вблизи преграды, иначе говоря, огибание световыми волнами краев препятствий.

При прохождении монохроматического света ( например, красного) через малое круглое отверстие на экране возникает чередование светлых ( красных) и темных колец. В зависимости от размеров отверстия и расстояния от отверстия до экране в центре могут быть и светлые и темные пятна. Если через отверстие проходит солнечный свет, то кольца будут радужными и темными. Если свет проходит через узкую щель, то дифракционная картина представляет собой параллельные радужные и темные полосы. Появление чередующихся светлых и темных колец (полос) О. Френель объяснил тем, что световые волны, приходящие в результате дифракции из разных точек отверстия в одну точку на экране интерферируют между собой.

Если на узкую щель падает белый свет, то дифракционная картина окрашивается в радужные цвета. Это дает возможность получения дифракционных спектров. Но через одну щель проходит недостаточно света и спектр получается бледным. Для усиления дифракционной картины нужно пропускать свет через большое число щелей. Такому требованию удовлетворяет дифракционная решетка. Она представляет собой стеклянную пластинку, на которую нанесено множество параллельных царапин-штрихов. Штрихи рассеивают свет и являются непрозрачными участками, а неповрежденное между штрихами стекло выполняет роль узких щелей, через которые проходит свет. Ширина прозрачного и непрозрачного участков должна быть строго постоянной. Её называют периодом решетки d. Параллельные лучи, идущие от краев двух соседних щелей, имеют разность хода Δ , где -угол отклонения лучей от перпендикуляра к плоскости решетки. При равенстве разности хода целому числу длин волн: =kλ

( λ- длина волны) наблюдается интерференционный максимум света. Для каждой длины волны условие интерференционного максимума выполняется при своем значении угла дифракции . В результате при прохождении через дифракционную решетку белого света происходит его разложение в спектр. Наибольший угол дифракции для красного света, наименьший для фиолетового, т.е. цветные участки в дифракционном спектре расположены в обратном порядке по отношению к дисперсионному. Дифракционный спектр растянут равномерно, его обычно применяют для исследования длинноволновой части видимого излучения.

Наши ресницы с промежутками между ними представляют собой грубую дифракционную решетку, поэтому когда мы, прищурившись смотрим на удаленный источник света, то видим радужные круги. Роль отражательной дифракционной решетки играет лазерный диск. Дифракция света налагает предел на разрешающую способность оптических проборов (микроскопов, телескопов). Увидеть в оптический микроскоп можно только те предметы, размеры которых больше длины световой волны. Атом в оптический микроскоп увидеть нельзя, его размеры меньше длины световой волны, волны огибают атомы и интерферируют между собой, изображение получается размытым.

Среди разнообразных практических применений волновых свойств света в последние десятилетия одно из наиболее интересных – голография.