ЗАДАНИЕ 1. Передача радиотелеграфных сигналов

Лабораторная работа № 3.11-1

Изучение свойств электромагнитных волн

 

 

Минск

2014

Лабораторная работа 3.09

1. Цель работы: экспериментальное изучение свойств электромагнитных волн, овладение методикой определения длины электромагнитной волны, анализа и оценки экспериментальных данных.

2. Приборы и оборудование: Комплект приборов и принадлежностей для изучения свойств электромагнитных волн.

3. Вопросы для допуска лабораторной работе.

1. Назовите существенные признаки понятия «электромагнитное поле» и его источники.

2. Назовите физические величины, характеризующие электромагнитное поле.

3. Дайте определение понятия «электромагнитная волна».

4. Какие научные факты свидетельствуют о том, что электромагнитные волны являются поперечными?

5. Почему утверждение о том, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле, не является бесспорным?

6. Запишите формулу для расчета плотности энергии электромагнитной волны и проанализируйте ее.

7.  Назовите физический механизм, образования электромагнитной волны.

8.  Что вы знаете о воздействии электромагнитного излучения  на человека и его последствиях?

Теоретическое введение

Экспериментальные факты свидетельствуют о том, что электрическое поле порождается не только электрическими зарядами, но и переменным магнитным полем.

Дж. Максвелл сформулировал гипотезу, в соответствии с которой изменение электрического поля должно сопровождаться возникновением магнитного поля. Если в некоторой области пространства существует переменное электрическое поле, то в этой же области должно быть и магнитное поле. Значит, переменное электрическое поле по его магнитному действию можно рассматривать как своеобразный ток без зарядов. Максвелл назвал этот ток током смещения.

Переменные электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга. Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло электрическое поле, и наоборот, переменное электрическое поле не может существовать без магнитного. Таким образом, переменные электрические и магнитные поля тесно взаимодействуют, они образуют единое электромагнитное поле. Электромагнитное поле является особой формой существования материи, посредством которой осуществляется электромагнитное взаимодействие.

Направление линий напряженности электрического поля , источником которого является переменное магнитное поле, определяется по правилу Ленца (рис. 15.5). При изменении напряженности электрического поля направление индукции соответствующего магнитного поля зависит от значения  (рис. 16.1 и 16.2). Если в какой-нибудь небольшой области пространства периодически изменять электрическое и магнитное поля, то такие изменения будут наблюдаться и в других точках пространства, причем с определенным опозданием (рис. 16.3). Переменное магнитное поле с индукцией  порождает электрическое поле с напряженностью , которое в свою очередь создает магнитное поле с индукцией , и т. д. Таким образом, если создать электромагнитные колебания в какой-нибудь ограниченной области пространства, то они будут распространяться во все стороны с определенной скоростью, а это означает, что в пространстве будут распространяться электромагнитные волны.   Существование электромагнитных волн было предсказано Фарадеем в 1832 г., а Максвелл в 1863 г. теоретически доказал, что электромагнитные колебания распространяются в вакууме со скоростью, равной скорости света. В 1888 г. Герц экспериментально подтвердил эти выводы Максвелла. При распространении электромагнитных волн в каждой точке пространства происходят периодические изменения электрического и магнитного полей. Эти изменения можно представить в виде колебаний векторов  и  в зависимости от координаты. Взаимное расположение трех векторов ,  и , характеризующих электромагнитную волну в определенный фиксированный момент времени, показано на рис. ___. Как видно из рисунка, эти векторы перпендикулярны друг другу, т. е. электромагнитные волны, являются поперечными.

Электромагнитное поле описывают четырьмя векторными величинами:  - напряженность электрического поля, - магнитная индукция, - электрическая индукция,  - напряженность магнитного поля.

Временные и пространственные производные этих векторов связаны уравнениями Максвелла в тех областях пространства, где физические свойства среды непрерывны: ; ; ; , где  — плотность электрических зарядов, - плотность тока.

Для описания поведения веществ под влиянием поля вводятся материальные уравнения:  ; ; ,

где 𝜎 — удельная проводимость, 𝜀 и 𝜇 — относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость среды, соответственно; 𝜀₀ и 𝜇₀ — диэлектрическая и магнитная постоянные, соответственно.

Решения уравнений Максвелла дают распределение напряженности электрического и индукции магнитного полей, и , в каждой точке пространства и их изменение во времени.

В простейшем случае уравнения Максвелла имеют решения типа плоской монохроматической волны, т.е. волны имеющей плоский волновой фронт и распространяющейся в направлении х:       

; , где  и  — амплитуды напряженности электрической и магнитной составляющей, ω — циклическая частота,  — волновое число. Циклическая частота , частота , длина волны , волновое число   и период колебаний источника , излучающего ее, связаны соотношениями ; ; : где — скорость волны. 

Свойства электромагнитных волн аналогичны свойствам упругих волн. Однако необходимо иметь в виду, что в электромагнитных волнах происходят колебания полей, а не вещества как, например, в упругих волнах. Как уже отмечалось выше, источниками электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды. Скорость распространения электромагнитных волн зависит от электрических и магнитных свойств среды и, как следует из теории Максвелла, определяется по формуле .

Для вакуума  и , поэтому скорость распространения электромагнитных волны в вакууме .

Поскольку Кл²/Нм², Тл×м/А, то численное значение м/с. Таким образом скорость распространения электромагнитных волн в вакууме совпадает со скоростью света в вакууме. С учетом этого , откуда .

Величину , показывающую во сколько раз скорость распространения электромагнитных волн в вакууме больше их скорости в какой-нибудь среде, называют абсолютным показателем преломления этой среды, т. е. . Таким образом, абсолютный показатель преломления .

Для диэлектриков, в которых могут распространяться электромагнитные волны,  примерно равно единице, а . Поэтому абсолютный показатель преломления среды так же больше единицы и скорость распространения электромагнитных волн в среде меньше, чем в вакууме. Для вакуума , где — длина волны в вакууме. Чаще всего при характеристике электромагнитных волн определяют длину волны в вакууме. Надо иметь в виду, что при переходе волн из одной среды в другую неизменной остается частота колебаний, а длина волны меняется. Если — длина волны в среде, то . Следовательно, .

Таким образом, основные свойства электромагнитных волн определяются, с одной стороны, особенностями источника излучения, с другой — свойствами среды, в которой они распространяются.

Распространение электромагнитных волн в пространстве связано с переносом энергии электромагнитного поля. Эта энергия состоит из энергии электрического и магнитного полей: . Плотность энергии электрического поля  пропорциональна квадрату напряженности электрического поля , а плотность энергии магнитного поля — квадрату индукции магнитного поля волны .

Если электромагнитная волна распространяется в вакууме или в неограниченной однородной среде, то плотность энергии ее электрического и магнитного полей одинакова: . Поэтому индукция магнитного поля волны связана с напряженностью ее электрического поля отношением  

Плотность энергии электромагнитной волны с учетом этих соотношений можно записать в виде , а ее среднее значение .

Поскольку амплитуды колебаний напряженности  и индукции  пропорциональны ускорению заряженных частиц, излучающих электромагнитную волну, т. е.  и , то полная плотность энергии электромагнитного поля пропорциональна квадрату амплитуды ускорения. При гармонических колебаниях модуль ускорения пропорционален квадрату циклической частоты колебаний, т. е. . Поэтому плотность энергии электромагнитного поля, а следовательно, и энергия излучаемая в единицу времени, пропорциональна четвертой степени частоты.

Простейшей системой, излучающей электромагнитные волны, является элементарный диполь, который представляет собой два противоположных заряда ±q, находящихся на расстоянии r≪λ, т.е. значительно меньше длины волны излучения λ. При изменении расстояния r или зарядов q по гармоническому закону ~sin(ωt) диполь является источником электромагнитных волн с циклической частотой ω.

Характер поля диполя существенно зависит от расстояния r от диполя до точки наблюдения. Если расстояние от диполя до этой точки мало, т. е. l ≤ r≪λ, то амплитуда напряженности электрического поля  убывает с расстоянием пропорционально , а амплитуда магнитной  составляющей — пропорционально . В этой области излучение диполя представляет собой излучение рупорной антенны. Объект, попавший в такое поле, облучается неравномерно, в разных точках под разными углами. Эту область также называют областью не сформировавшейся волны.

На больших расстояниях от диполя, r≫λ, закон убывания становится другим, а именно,  и  убывают обратно пропорционально расстоянию от центра диполя до точки наблюдения.

Эта область называется волновой областью или областью сформировавшейся волны. Фронт волны в данной области можно считать сферическим.

Обычно перенос энергии электромагнитного поля характеризуется энергией, которую переносит волна за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения волны. Эту величину называют плотностью потока электромагнитной энергии  (интенсивностью излучения). Плотность потока электромагнитной энергии является векторной величиной (вектор Умова — Пойнтинга, в честь русского физика Н. А. Умова (1846 — 1915) и английского физика Дж. Пойнтинга (1852 — 1914)). Направление этого вектора совпадает с направлением распространения электромагнитной волны.

Вектор Умова-Пойнтинга зависит от времени, поэтому удобно пользоваться его средним за период значением. Для диполя:

Следовательно, поток мощности убывает пропорционально квадрату расстояния от источника. Таким образом, расстояние от источника излучения является очень важным параметром.

Однако при воздействии поля на биообъект необходимо также принимать во внимание соотношение радиуса кривизны волнового фронта и геометрических размеров объекта, например, человеческого тела. Если , то падающую волну следует считать сферической, а если , то волновой фронт можно считать плоским.

Если имеется некоторая система заряженных частиц, излучающих электромагнитные волны, то поток электромагнитной энергии через замкнутую поверхность, ограничивающую систему частиц, определяет энергию, которую теряет система за единицу времени в результате излучения электромагнитных волн. В качестве примера можно привести плотность потока солнечного излучения, падающего на границу земной атмосферы. Эта плотность потока равна 1,35 кВт/м².

В таблице 1 приведена шкала электромагнитных волн, с указанием некоторых наиболее характерных источников излучения.

Таблица 1. Шкала электромагнитных волн

 

Волны	Диапазон длин волн	Диапазон частот				Источники
Радиоволновой диапазон
сверхдлинные	>1000м	<300 кГц				устройства для передачи данных (телевидение, радио и др.), индукционные печи, электротранспорт, проводка, устройства для диатермии и др.
длинные	100 1000 м	300 кГц-3 МГц
средние	10 - 100 м	3 МГц - 30 МГц
короткие	1-10м	30 МГц - 300 МГц
Сверхвысокочастотный диапазон (СВЧ)
дециметровые	10 - 100 см			300 МГц - 3 ГГц		СВЧ-печи, сотовая и спутниковая связь, СВЧ и КВЧ диатермия, радиолокация и др.
сантиметровые	1 - 10 см			3 ГГц-30 ГГц
миллиметровые	1-10 мм			30 ГГц - 300 ГГц
субмиллиметровые	0.1 - 1 мм			300 ГГц - 3 ТГц
Оптический диапазон
инфракрасные	0.76 100 мкм				3 ТГц-400 ТГц	Лазеры в ИК и УФ диапазонах, ксеноновые излучатели, ртутные лампы
видимые	400 - 760 нм				400 ТГц - 750 ТГц
ультрафиолетовые	10 - 400 нм				750 ТГц-30 ПГц
Диапазон ионизирующих излучений
Рентгеновское, гамма-излучение	< 10 нм		> 30 ПГц			Используются в медицине для лечения и диагностики злокачественных новообразований

 

Реальные источники ЭМИ не излучают строго монохроматическую волну частоты ω — в спектре излучения всегда присутствует определенная полоса частот δω. Даже такой прибор как лазер не является источником строго монохроматического излучения.

Кроме того, большинство техногенных информационных сигналов являются модулированными. Модуляция — это изменение высокочастотного несущего колебания в соответствии с изменением низкочастотного информационного сигнала. В процессе модуляции может изменяться частота, амплитуда или фаза несущего колебания.

Любой модулированный сигнал приближенно может быть представлен в виде суммы нескольких монохроматических компонент с помощью разложения в конечный (бесконечный) ряд Фурье: , где ω₁ — частота основной гармоники, п ω₁ — частота гармоник, а_n и b_n — амплитуды гармоник.

 

 

На рис. ___ показаны схематически спектры, монохроматического (а), прямоугольного (б) и сигнала с амплитудной модуляцией (в).

 

 

Поскольку электромагнитная волна является поперечной волной можно говорить о ее поляризации. 

Ориентация вектора   в линейно поляризованной волне сохраняется неизменной, т.е. колебания вектора  происходят в одной плоскости. Эта плоскость называется плоскостью колебаний.

В общем случае плоская волна может быть представлена в виде суперпозиции двух линейно-поляризованных волн с взаимно-перпендикулярной ориентацией одноименных полей, т.е. направления векторов в результирующей волне не будет оставаться постоянным. В общем случае монохроматическая волна является эллиптически поляризованной. Поскольку электрический и магнитный вектор взаимно перпендикулярны, на рисунке изображен только вектор Е. Частным случаем эллиптической поляризации является круговая поляризация.

При определении биологического действия излучения поляризация падающих волн может иметь большое значение, в случае, когда биологический объект имеет несколько осей симметрии. Например, таким случаем является определение поглощенной мощности всем телом человека.

 

Если на границу двух сред с разными электрофизическими свойствами падает плоская волна, она разделяется на две волны: проходящую во вторую среду и отраженную.

В случае, когда плоская волна падает на плоскую поверхность, в каждой точке она преломляется одинаково» и во второй среде фронт волны продолжает оставаться плоским (рис. ___а).

В реальных же условиях, биологический объект очень редко бывает плоским и возникает необходимость рассмотрения преломления падающей волны на элементарных площадках поверхности. В этом случае фронт преломленной волны может иметь достаточно сложную трехмерную структуру. На рис. ___б показана упрощенная схема преломления плоской волны сложной поверхностью.

В случае, когда волновой фронт преломленной волны не является плоским, в объекте возможно появление эффектов дифракции и интерференции, которые будут приводить к возникновению областей повышенной поглощенной мощности ЭМИ, т. е. так называемых «горячих точек». Возникновение «горячих точек», обусловленных интерференцией преломленной волны, было впервые обнаружено при исследовании математической модели биологического объекта сферической формы (например, головы человека).

Кроме отражения и преломления волн самим биообъектом, для оценки возможного биологического действия ЭМИ в некоторых случаях необходимо учитывать отражение волн от окружающих поверхностей.

Поглощение энергии ЭМИ в тканях определяется главным образом двумя процессами. Один из них заключается в колебании свободных зарядов (ионов), другой — в колебании дипольных молекул. Первый эффект проводит к возникновению токов проводимости и связанных с электрическим сопротивлением среды потерь энергии, другой процесс приводит к потерям энергии за счет трения дипольных молекул в вязкой среде. Оба процесса в конечном итоге ведут к нагреву тканей. Величина потерь того и другого вида зависят от частоты и параметров ткани.

Поясним кратко физические причины изменения электрофизических свойств в указанных трех диапазонах частот.

1. Диапазон 0 - 100 кГц, При воздействии на биологическую ткань постоянного поля она поляризуется (рис. 2.2). Проводимость ткани мала и обусловлена только ионными токами в межклеточной жидкости, возможен электрофорез таких заряженных объектов как макромолекулы или клетки. Такая же ситуация сохраняется и при частотах менее 10 кГц. Мембраны клеток успевают перезаряжаться за счет ионов внутри и вне клетки. Внутриклеточное содержимое надежно изолировано и не участвует в образовании ионного тока. Поэтому ткани даже с высоким содержанием воды ведут себя как диэлектрики и обладают низкой проводимостью.

С увеличением частоты падающего излучения мембраны не успевают полностью перезарядиться, вследствие чего емкостное сопротивление мембран падает, внутриклеточное содержимое вовлекается в процесс образования ионных токов, а проводимость клетки возрастает.

Зависимость глубины проникновения ЭМИ, источником которых является: 1) мобильный телефон стандарта СDМА-450; 2) мобильный телефон стандарта GSМ-900; 3) мобильный телефон стандарта GSМ-1800; 4) микроволновая печь от частоты излучения приведена на рис. 2.

Таким образом, с увеличением частоты падающей волны глубина проникновения ЭМИ в ткани снижается. Если для ЭМИ промышленной частоты (50 Гц) глубина проникновения составляет более 100 м, то микроволны с частотой 2,45 ГГц (например, излучение микроволновой печи) могут проникать в мышечную ткань на глубину около 2 см, а СВЧ излучение с частотой выше 10 ГГц (например, оборудование для радиорелейной связи) только на несколько миллиметров, т.е. поглощается в основном кожей человека. Можно сказать, что для ЭМИ промышленной частоты тело человека является диэлектриком, а для частот порядка 108 Гц и выше (например, сотовая связь) хорошим проводником.

Любой живой организм является источником электромагнитных волн в достаточно широком диапазоне частот. Существует много методов регистрации биоэлектрической активности тканей, которые используются для решения прикладных задач в биологии и медицине, однако в большинстве случаев механизм генерации биопотенциалов неизвестен. Частоты основных источников собственных ЭМИ человека приведены в таблице.

Частота	Характеристика излучения
(Гц)
Биоэлектрические потенциалы мозга
0.5-3	Дельта-ритм, амплитуда — 500-1000 мкВ. Проявляется в глубоком сне, у детей до 10 лет и во время бодорствования
3-7	Тета-ритм, амплитуда — 140-250 мкВ. Связан с эмоциями, усиливается при их возникновении
8-13	Альфа-ритм, амплитуда — 0-120 мкВ. Амплитуда зависит от внешних раздражений (болевых, звуковых, тактильных и др.). Основной ритм взрослого человека
14-40	Бета-ритм, амплитуда — 5-50 мкВ. Основной ритм взрослого человека
40-100 и выше	Гамма-ритм. Регистрируется при значительном возбуждении, выполнении умственной работы
Электромагнитные излучения (диапазон 10-2 -1012)
10-2-104	Регистрируются на расстоянии от 1 мм до 1 м от поверхности тела человека.
104-108	Достоверные данные отсутствуют
109-1010	Собственное СВЧ излучение тела человека
1011-1012	Теоретические исследования показывают возможность генерации излучения этого диапазона за счет когерентных переходов в мембранных каналах между энергетическими уровнями, возникающими в электрическом поле мембранного потенциала. Также предполагается генерация электромагнитных волн частотой 1011 Гц за счет эффекта Джозефсона у клеточных белков.
Инфракрасное излучение (1012-1014)
1012-1014	Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны за счет преобразования энергии теплового движения частиц в энергию излучения. Органы и ткани человека, имеющие температуру 28-42 оС, испускают тепловое излучение в инфракрасном диапазоне. Максимум излучения (при температуре кожи 30 оС) лежит на длине волны 9,6 мкм.

В настоящее время электромагнитные излучения (ЭМИ) являются существенным экологическим фактором среды обитания человека. Это обусловлено тем, что многие техногенные источники излучения работают в диапазонах частот, не встречающихся в природе, и биологическая адаптация к ним отсутствует. Термин «электромагнитная загрязненность», вполне отражают существующую ситуацию.

При исследовании ЭМИ как фактора внешней среды можно выделить три основных направления:    мониторинг;   физические механизмы воздействия на биологические объекты (биологические ткани, кожа, мышцы, кровь, отдельные клетки, молекулы),  биомедицинские механизмы воздействия, социально-экономические и психологические аспекты воздействия ЭМИ.

Принципиально не решенной фундаментальной научной проблемой
остаются механизмы воздействия ЭМИ низкой и сверхнизкой
интенсивности. Источники электромагнитного излучения активно используются для лечения и диагностики различных заболеваний.

Современное общество не может отказаться от бытовых
электроприборов и других техногенных источников ЭМИ. Особой «популярностью» пользуются микроволновые печи, сотовые телефоны и компьютеры. При этом социальные последствия ухудшения электромагнитной обстановки могут быть даже более серьезными, чем объективные показатели ухудшения здоровья.

5. Методика измерений и обработка результатов

Для изучения свойств электромагнитных волн в данной работе используется комплект приборов для изучения свойств электромагнитных волн.  

В комплект входят: блок СВЧ-генератора, блок приемника, диполь-диод (высокочастотный диод) на стойке, три пластины-экраны из дюралюминия, два бруска из дерева, парафиновая равнобедренная призма, два сетевые кабеля, четыре пластмассовые подставки для пластин-экранов и соединительные провода.

Основными компонентами блока СВЧ-генератора(crowave transmitter, рис. 1) являются электронная схема с излучающим диодом Гана на выходе. Диод Гана генерирует электро­магнитные колебания частотой 11±1,1 ГГц (длина волны λ≈ 2,7 см) и мощностью 10 мВт. Эти колебания генерируются в металлизированном волноводе и излучаются рупорной антенной. Внутри блока смонтирован модулятор - звуковой генератор.

На боковой стороне блока расположены органы управления: тумблер включения питания (1);

сигнал включения прибора (светодиод) (2); переключатель вида модулирующего сигнала (3): от встроенного звукового генератора дискретный (off-on), мелодичный (music), непрерывный частотой 1 кГц от внешнего модулирующего устройства (out mod) и высокочастотный сигнал постоянной амплитуды (EQ EMPL); гнездо для подключения внешнего модулирующего устройства, например, звукового генератора или микрофона (4); гнездо выхода для соединения генератора с приемником (5) (на громко­говоритель приемника подается модулирующий низкочастотный сигнал); гнездо для прослушивания модулирующего сигнала с помощью головных телефонов (6).

Диполь-диод (высокочастотный диод) на стойке (рис. 2)  предназначен для обнаружения (приема) высокочастотных электромагнитных колебаний. Выводы этого диода соединены с контактами гнезда, закрепленного в нижней части стойки.

Блок приемника (microwave receiver, рис. 3) принимает модулированный высокочастотный сигнал, выделяет из него низкочастотный сигнал модулирующей частоты и преобразует его в звуковой.

По размеру и внешней конструкции блок приемника практически совпадает с блоком СВЧ-генератора. Отличить его можно по той стороне блока, на которой смонтированы органы управления (рис, 3):

тумблер включения питания (1); сигнал включения прибора (светодиод) (2); линейка светодиодов, где число светящихся диодов говорит об уровне выходного сигнала (3); регулятор уровня громкости выходного сигнала (4); кнопка включения звукового сигнала (5); гнездо включения диполь-диода или генератора (6); гнездо выходного сигнала (например, для головных телефонов, вольтметра с пределом измерения 10 В или осциллографа) (7).

Если переключатель генератора стоит в положении ЕQ EМРL, индикатором принимаемого сигнала на приемнике служит линейка светодиодов или внешнее устройство, подключенное к выходу блока приемника. Громкоговоритель при этом отключен. Если генератор и приемник соединить проводом, то излучение через рупорную антенну генератора автоматически отключается.

Блок блока СВЧ-генератора и блок приемника включается в сеть напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

В комплект также входят два провода: двойной провод длиной 1,2 м с двухконтактными штепселями на концах, предназначенный для соединения диполь-диода с блоком приемника или для соединения генератора с приемником, и провод длиной 1,5 м с двухконтактным штепселем на одном конце и двумя зажимами типа «крокодил» на другом конце.

В опытах по изучению свойств электро­магнитных волн удобнее всего использовать встроенный в приемник громкоговоритель и по уменьшению и увеличению громкости судить о выходном сигнале приемника. На генераторе при этом лучше выставить непрерывный модулирующий сигнал (1 кГц).

ВНИМАНИЕ! Следите за тем, чтобы во время работы генератора рупорная антенна не была направлена на человека долгое время, и не направляйте ее в глаза.

ЗАДАНИЕ 1. Передача радиотелеграфных сигналов

На лабораторном столе вдоль метра демонстрационного устанавливают блок передатчика и блок приемника рупорами навстречу друг другу. На модуляторе передатчика устанавливают непрерывный звуковой сигнал. Переключатель (5) на приемнике переведите в положение включения звукового сигнала (оп). После включения обоих блоков в сеть приемник воспроизведите непрерывный звуковой сигнал. Это значит, что модулированный сигнал, излучаемый генератором, принимается приемником. Если выключить тумблером (1) генератор, исчезает и приемный сигнал.

переводят в положение включение звукового сигнала. После включения обоих блоков в сеть приемник воспроизводит непрерывный звуковой сигнал, это значит, что модулированный сигнал, излучаемый передатчиком, принимается приемником. Если выключить тумблером 1 передатчик, то и исчезает приемный сигнал, Замыкая и размыкая тумблер 1 передатчика, можно демонстрировать прием радиотелеграфных сигналов приемником.

Передачу и прием радиотелеграфных сигналов можно демонстрировать и при выключенном громкоговорителе приемника.

Включают передатчик и приемник в сеть, регулятор громкости на приемнике устанавливают в такое положение, когда на "линейке светодиодов" 3 (см. рис.3) Зажигается два-три диода. Далее тумблером 1 передатчика замыкают и размыкают цепи его питания и наблюдают прерывистое свечение диодов на приемнике.

 

ЗАДАНИЕ 2. Экранирующее действие предметов из разных веществ на распространение электромагнитных волн короткой длины.

Экспериментальная установка такая же, что в первом опыте. Приемник воспроизводит непрерывный звуковой сигнал. Закрываем рупор передатчика или приемника деревянным бруском толщиной 20мм и фиксируем ослабление звукового сигнала, визуально это можно фиксировать с помощью линейки светодиодов. Регулятором громкости уровень принимаемого сигнала фиксируем двумя горящими светодиодами. После закрытия рупора бруском свечение светодиодов исчезает.

Если повторить эти же опыты с деревянным бруском толщиной 40мм, то обнаружим более сильное поглощение коротковолнового электромагнитного излучения. Помещая перед рупором ладонь руки, обнаруживаем практически полное поглощение СВЧ излучения. Широкая пластинка из дюралюминия, размещенная между рупорами экспериментальной установки, полностью прекращает прием. Это происходит в том случае, когда эта пластина находится вблизи рупора. Если же она находится посередине меду рупорами, установленными на расстоянии 80 - 100 мм, то прием СВЧ излучения не исчезает полностью.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: