Электромагнитная волна. Шкала электромагнитных волн. Принципы радиосвязи. Модуляция и детектирование. Радиолокация

Основные термины:

• Природа электромагнитных волн
• Источники электромагнитных волн
• Эксперимент Герца
• Распространение электромагнитных волн в вакууме и среде

Электромагнитная волна – это явление распространения колебаний электромагнитного поля в пространстве. Открытый контур является источником электромагнитной волны, его называют передающей антенной.

Электромагнитная волна является поперечной, колебание напряженности \(\vec{E}\) и магнитной индукции \(\vec{B}\) происходит в направлении, перпендикулярном распространению волны. Вектор напряженности \(\vec{B}\) лежит в плоскости, проходящей через антенну, а вектор магнитной индукции \(\vec{E}\) перпендикулярен этой плоскости.

Направление распространения электромагнитных волн определяется по правилу правого буравчика. Для этого будем поворачивать буравчик от вектора \(\vec{Е}\) к вектору \(\vec{В}\) , направление продвижения винта определяет направление распространения электромагнитной волны.

Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 г. Он предположил, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле, которое, в свою очередь, вызывает появление вихревого электрического поля. Экспериментально существование электромагнитных волн впервые доказал были получены Георгом Герцем в 1887 году.

В отличие от механических волн электромагнитная волна может распространяться в вакууме. Скорость электромагнитной волны в вакууме: \\(c = 3 \cdot 10^8\ м/с\\)

Скорость электромагнитных волн в различных средах уменьшается: $$v = \frac{c}{n} = \frac{c}{\sqrt{\varepsilon \mu}}$$

\(где,\ n\ -\ показатель\ преломления\ среды;\)

\(\varepsilon\ -\ электрическая\ проницаемость\ среды; \)

\(\mu\ -\ магнитная\ проницаемость\ среды;\)



Для электромагнитных волн, так же как для любых других волн, справедливы соотношения:
$$v = \frac{\lambda}{T} = \lambda \nu$$

\(где,\ v\ -\ скорость\ волны\ в\ среде;\)

\(\lambda\ -\ длина\ волны;\)

\(\nu\ -\ частота\ электромагнитных\ колебаний;\)

\(T\ -\ период\ электромагнитных\ колебаний\)



Источниками электромагнитных волн являются переменные токи и колеблющиеся (движущиеся с ускорением) электрические заряды. Одним из необходимых условий для создания электромагнитных волн является высокая частота электромагнитных колебаний, порядка десятка мегагерц.



Для электромагнитных волн, как и для других волновых процессов, наблюдаются явления отражения, преломления, интерференции, дифракции, поляризации и другие.



Плотность потока электромагнитного излучения (интенсивность) \(\sigma \)- отношение электромагнитной энергии \(E\), проходящей за время \( \Delta t\) через перпендикулярную лучам поверхность площадью \(S\), к площади этой поверхности за время \(\Delta t\).
$$\sigma = \frac{E}{S \Delta t}$$

Шкала электромагнитных волн. Диапазоны волн располагаются в определенной последовательности. По мере перехода от одного диапазона к другому уменьшается длина волны, а частота увеличивается.