Определите частоты колебаний, соответствующие диапазону длинных радиоволн (см. табл.). Почему для осуществления радиосвязи на длинных волнах требуется передатчик большой мощности?
| Диапазон радиоволн | Длина волны, м | Частота, Гц | Применение |
|---|---|---|---|
| Длинные | $10^{4} - 10^{3}$ | ? | Радиосвязь, радионавигация |
| Средние | ? | $3*10^{5} - 3*10^{6}$ | ? |
| Короткие | $10^{2} - 10$ | ? | ? |
| Ультракороткие | ? | $3 * 10^{7} - 3 * 10^{10}$ | ? |
Дано:
$λ = 10^{4} - 10^{3}$ м;
$с = 3 * 10^{8}$ м/с.
Найти:
ν − ?
Решение:
Найдем частоту колебаний:
с = νλ;
$ν = \frac{с}{λ}$;
$ν_{1} = \frac{3 * 10^{8}}{10^{4} } = 3 * 10^{4}$ Гц = 30 кГц;
$ν_{2} = \frac{3 * 10^{8}}{10^{3} } = 3 * 10^{5}$ Гц = 300 кГц.
Ответ: от 30 кГц до 300 кГц. Длинные волны при распространении огибают встречающиеся на пути
препятствия: леса, горы, возвышенности. Но энергия длинных волн в значительной степени поглощается земной поверхностью. Поэтому для осуществления радиосвязи на длинных волнах требуется передатчик большой мощности.
Для решения задачи необходимо использовать фундаментальные законы физики, касающиеся электромагнитных волн. Основное уравнение, связывающее длину волны ($\lambda$), частоту ($f$) и скорость распространения волны ($v$), имеет вид:
$$ f = \frac{v}{\lambda}, $$
где:
− $f$ — это частота колебаний электромагнитной волны в Герцах ($Гц$),
− $\lambda$ — длина волны в метрах ($м$),
− $v$ — скорость распространения волн, которая для электромагнитных волн в вакууме равна скорости света ($c \approx 3 \cdot 10^8 \, \text{м/с}$).
Электромагнитные волны являются гармоническими, что означает, что их длина волны обратно пропорциональна частоте: чем больше длина волны, тем меньше частота, и наоборот. Для длинных радиоволн, чья длина волны находится в диапазоне $10^4$ м до $10^3$ м, можно рассчитать соответствующие частоты, подставляя значения длины волны в формулу выше.
Таким образом, частоты длинных радиоволн будут находиться в некотором диапазоне, который можно рассчитать.
Длинные радиоволны обладают рядом свойств, которые делают их полезными для радиосвязи:
1. Они способны огибать препятствия, такие как горы и здания, благодаря дифракции.
2. Их распространение осуществляется не только в прямой видимости, но и за счёт отражения от слоёв атмосферы и поверхности Земли.
Энергия электромагнитной волны связана с её частотой и выражается формулой:
$$ E = h \cdot f, $$
где:
− $E$ — энергия волны,
− $h$ — постоянная Планка ($h \approx 6.626 \cdot 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}$),
− $f$ — частота волны.
Для длинных радиоволн, имеющих низкую частоту колебаний, энергия волны будет мала. Это означает, что для передачи сигнала на большие расстояния требуется большая мощность передатчика, чтобы обеспечить достаточную интенсивность сигнала.
При использовании длинных волн для радиосвязи мощность передатчика должна быть высокой по следующим причинам:
1. Низкая энергия отдельных фотонов: Длинные радиоволны имеют низкую частоту, а значит, низкую энергию. Для передачи информации нужно увеличить интенсивность излучения, что требует повышения мощности.
2. Потери при распространении: Электромагнитные волны теряют часть своей энергии при взаимодействии с препятствиями и при отражении от поверхности Земли.
3. Необходимость покрытия больших расстояний: Длинные радиоволны часто используются для передачи сигналов на большие расстояния, например, в радиосвязи и радионавигации, что также требует высокой мощности передатчика для сохранения силы сигнала.
Таким образом, для радиосвязи на длинных волнах требуется передатчик большой мощности, чтобы компенсировать низкую энергию волны и обеспечить её распространение на большие расстояния с минимальными потерями.
Пожауйста, оцените решение
