Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Таким образом, каждую секунду радиоволна уно- *) Фототелеграммы можно передавать и по проводам. В это««случае переменный ток, дзгюемый фотоэлементом, после соответствующего усиления непосредственно передается цо проводам к месту приема. 168 сит «отпечаток» 25 полных кадров, каждый из которых состоит из 625 строк. На приемной станции валик и лампочка фототелеграфа тоже заменены электронным осциллографом, но с обычным экраном, светящимся под ударами электронов (так называемый кинескоп).
После усиления и детектирования принятой волны з приемнике получается точно такой же переменный ток, какой модулировал волну в передатчике. Этот ток используется для того, чтобы управлять и н т е н с и в н о с т ь ю электронного пучка в кинескопе. Яркость же свечения экрана кинескопа пропорциональна интенсивности электронного пучка. Таким образом, яркость пятнышка на приемном экране меняется со временем соответственно освещенности тех точек передаваемого изображения, через которые пробегает электронный пучок в передатчике. Электронный пучок в приемнике совершает по экрану движение, в точности синхронное с движением электронного пучка в передатчике по иконоскопу, т. е.
он тоже обегает за 1/25 секунды зсю площадь экрана, прочерчивая за это время 625 горизонтальных строк. В итоге на приемном экране за !!25 секундь1 воспроизводится весь передаваемый кадр. Так как за секунду сменяется 25 таких кадров, то, как и в кино, отдельные изобразкення воспринимаются нашими глазами как единое слитное движущееся изображение. Посредством передачи по радио специачьных сигналоз.команд (например, определенных комбинаций телеграфных знаков) можно осуществлять управление на расстоянии (тглгупразлгниг). Удаленный приемник, установленный, в частности, на борту корабля, самолета, искусственного спутника Землн и т. д., заранее настроен на частоту управляющего передатчика. Приемник либо включен постоянно, либо в определенное время включается автоматически по заданной программе.
Принятые и усиленные сигналы-команды заставляют срабатывать те или иные реле, которые з свою очередь запускают илн останавливают вспомогатечьные электродвигатели, работающие от местных источников энергии и выполняющие различные мехавические операции. Таким путем ьюжно управлять на расстоянии мощными двигателями, руленымн механизмами, измерительными приборами, радиопередатчиками и т.
и. Укажем еще на одно применение радио. В 66 44 и 45 мы видели, что волны, разбегающиеся по поверхности воды от двух когерентных источников, образуют характерную интерференционную картину (рис. 91 и 92), состоящую из неподвижных чередующихся линий наибольшей и наименьшей интенсивности колебательного движения поверхности воды. Советские ученые Л. И. Мандель.
штам и Н Т(. Папалекси получили ннтерференционные явления с помощью радиоволн и дали этим явлениям практическое применение. Они использовали их для быстрого и точного определения расстояний между различными точками земной поверхности, создав тем самым новую отрасль радиотехники — радиоггодгзию.
Быстрота измерения поаволяет проводить его и в том случае, если одна из точек движется (корабль, самолет). Поэтому такой способ измерения расстояний находит себе применение и в практике вождения кораблей и самолетов— радионавигации. ф 63. Распространение радиоволн. Законы распространения радиоволн в свободном пространстве сравнительно просты, ио чаще всего радиотехника имеет дело ие со свободным пространством, а с распространением радиоволн над земной поверхностью.
Как показывают и опыт и теория, поверхность Земли сильно влияет на распространение радио. волн, причем сказываются как физические свойства поверхности (иа- 169 пример, различия ь»е»кду морем и сушей), так и ее геометрическая форма (общая кривизна поверхностн земного шара и отдельные неровности рельефа — горы, ущелья н т.
и.). Влияние это различно для волн разной длины и для разных расстояний между передатчиком и прнел»нико»и Влияние, оказываелюе на распространение радиоволн формои земной поверхности, понятно из предыдущего. Ведь мы имеем здесь, а сущности, разнообразные проявления дифракчии идущих от излучателя волн (ф 4!),— как на земном шаре в целом, так и на отдельных особенностях редьефа. Мы знаем, что дифракция сильно зависит от соотношения между длиной волны и размерами тела, находящегося на пути волны.
Неудивительно поэтому, что кривизна земной поверхности и ее рельеф по-разному сказываются на распространении волн различной длины. Так, например, горная цепь отбрасывает <радиотень» в случае коротких волн, в то время как достаточно длинные (в несколько километров) волны хорошо огибают это препятствие и на горном склоне, противоположном радиостанции, ослабляются незначительно (рис. !47). Рис, !47. Гора отбрасывает «радиотень» в случае иоротких волн.
Длин- ные волны огибают гору Что касается земного шара в целом, то он чрезвычайно велик даже по сравнению с наиболее длинными волнами, применяемыми в радио. Очень короткие волны, например метровые, вообц»е не заворачивают сколько-нибудь заь»ет» о за горизонт, т. е. за пределы прямой видимости. Чеч волны длиннее, тем лучше они огибают поверхность земного шара, но и самые длинные из применяемых воли не моглн бы благодаря дифрак~гии завернуть так сильно, чтобы обойти вокруг земного шара— от нас к антиподам. Если, тем не менее, радиосвязь осущсстиляется между любыми точками земного шара, причем на волнах самой различной длины, то это возможно не нз-за днфракцин, а по совсем другой причине, о которой мы скажем немного дальше.
Влияние физических свойств земной поверхности иа распространение радиоволн связано с тем, что под воздействием этих волн а почве н в морской воде возникают электрические токи высокой частоты, нан. более сильные вблизи антенны передатчика. Часть энергии радионолны 170 расходуется на поддержание этих токов, выделяющих в почве нли воде соответствующее количество джоулева тепла. Эти потери энергии (а значит, и ослабления волны нз-за потерь) зависят, с одной стороны, от проводимости почвы, а с другой — от длины волны. Короткие волны вату.
хают значительно сильнее, чем длинные. При хорошей проводимости (морская вода) высокочасзотные токи проникают на меньшую глубину от поверхности, чем прн плохой (почва), и потери энергии в первом случае существенно меньше, В результате дальность действия одного и того же передатчггка оказывается при распространении волн над морем значительно (в несколько раз) большей, чем при распространении над су.
шей. Мы уже отметили, по распространение радиоволн на очень большие расстояния нельзя объяснить дифракцней вокруг земного шара. й)ежду тем дальняя радиосвязь (на несколько тысяч километров) была осуществлена угке в первые годы после изобретения радио. В настоящее время каждый радиолюбитель знает, что длииноволновые (а больше 1 км) н средневолновые (й от !00 м до 1 км) станции зимними иочамн слышны на расстоянии многих тысяч километров, в то время как днем, особенно в летние месяцы, этн же станции слышны на расстоянии всего в несколько сот ннлометров.
В диапазоне коротких волн (й от 10 до 100 м) положение иное, Здесь в любое время суток и любое время года можно найти такие длины волн, па которых надежно перекрываются л ю б ы е расстояния. Для обеспечения круглосуточной связи прн этом приходится в разное время суток работать иа волнах различной дднны. Зависимость дальности распространения радиоволн от времени года н суток заставила связать условия распространения радиоволн на Земле с влиянием Солнца. Эта связь в настоящее время хорошо изучена и объяснена.
Солнце испускает наряду с видимым светом сильное ультрафиолетовое излучение и большое количество быстрых заряженных частиц, которые, попадая в земную атмосферу, сильно и о н н з у ю т ее верхние области. В результате образуетсн несколько слоев ионизованных газов, расположенных на различных высотах (100 км, 200 — 300 км). Рис. !48. Волна идет между Землей и ионосферой Наличие таких слоев дало основание к тому, чтобы назвать верхние слои земной атмосферы ионосферой. Присутствие ионов и свободных электронов придает ионосфере свойства, резко отличающие ее от остальной атмосферы.
Сохраняя способность пропускать видимый свет, инфракрасное излучение и метровые Радиоволны, ионосфера сильно отражает более длинные волны; для та. ких волн (Х больше 10 †16) земной шар оказывается окруженным как бы сферическим «зеркалом», н распространение этих радиоволн происхо- 171 дит между двумя отражающими сферическими поверхностями — поверхностью Земли и «понерхностью» ионосферы (рис. 148). Именно поэтому радиоволны получают возможность огибать земной шар. Конечно, не следует понимать слова «поверхность сферического зеркала ионосферы» букнально.
Никакой резкой границы у ионизованных слоев нет, правильная сферическая форма тоже не соблюдается (по край. ней мере, одновременно вокруг всего земного шара); ионизация различна в разных слоях (в верхних она больше, чем в нижних), и сами слои состоят из непрерывно движущихся и меняю~дикси «облаковм Такое неошюродное «зеркало» ие только отражает, но и поглощает и рассеивает радиоволны, причем опять-таки различно в зависимости от длины волны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
