Какой из контуров лучше излучает радиоволны

Т. Излучение и прием эл. волн

Источником гармонических электромагнитных волн является открытый колебательный контур. Излучение рассмотренного выше колебательного контура Томсона (Электромагнитные колебания. Колебательный контур) — закрытого колебательного контура — мало, так как он излучает в окружающее пространство ничтожную часть энергии (рис. 1).

Это объясняется тем, что этот контур представляет собой почти замкнутую электрическую цепь. В этой цепи сила тока в данный момент времени одинакова во всех ее участках. Такой контур очень слабо излучает электромагнитные волны. Каждому участку витка катушки контура соответствует близко расположенный участок на противоположном конце диаметра витка, по которому ток проходит в противоположном направлении (рис. 2). На большом расстоянии от витка эти участки создают магнитные поля, индукции которых почти равны по модулю и направлены в противоположные стороны. В результате вдали от контура поля ослабляют друг друга, так что магнитное поле оказывается сосредоточенным лишь внутри катушки.

Так же обстоит дело с электрическими полями зарядов на обкладках конденсатора. Заряды равны по модулю и противоположны по знаку. Почти все электрическое поле сосредоточено между пластинами, а вдали от них поля зарядов противоположных знаков почти целиком компенсируют друг друга.

Таким образом, большая частота колебаний в колебательном контуре еще не гарантирует интенсивное излучение электромагнитных волн, хотя энергия излучения \(~W \sim w^4.\)

Необходимо перейти от закрытого колебательного контура к открытому. Если контур состоит из катушки и двух пластин, не параллельных друг другу (рис. 3), то чем под большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно электромагнитные волны излучаются в окружающее пространство.

Предельным случаем является разнесение пластин на противоположные стороны катушки. При таком преобразовании контура будет изменяться частота электромагнитных волн. Как известно, \(~v= \frac <2\pi \sqrt >,\) где \(~C = \frac .\) Если раздвигать пластины конденсатора, то его емкость при этом будет уменьшаться, так как увеличивается d. Можно уменьшить и индуктивность катушки, если заменить ее прямым проводом (рис. 3, а, б, в).

Частота колебаний в контуре возрастает. Таким образом, мы получили — антенну. В антенне заряды уже не сосредоточены на концах, а распределены по всему проводнику. Ток в данный момент времени во всех сечениях проводника направлен в одну и ту же сторону, но сила тока не одинакова в различных сечениях проводника. На концах она равна нулю, а посередине достигает максимума. (Напомним, что в обычных цепях переменного тока сила тока во всех сечениях в данный момент времени одинакова.)

Впервые антенну изобрел А.С. Попов в 1895 г., затем он ее усовершенствовал, используя явление резонанса. А.С. Попов оставил контур неизменным, но один конец катушки заземлил, а к другому концу присоединил вертикальный провод А (рис. 4) со свободным верхним концом. Этот вертикальный провод принято теперь называть снижением. Колебательный контур с антенной называется открытым колебательным контуром. Для хорошего излучения и приема длина антенны должна быть равна или кратна половине длины волны. В этом случае антенна будет настроена в резонанс с генератором колебаний.

Если на пути волн, излученных антенной генератора колебаний передатчика, расположить колебательный контур, переменное электромагнитное поле возбудит в контуре переменные электрические токи, т.е. в нем будут происходить вынужденные электромагнитные колебания. Когда частота электромагнитных волн далека от частоты собственных колебаний контура, амплитуда вынужденных колебаний очень мала. Лишь при совпадении частоты вынужденных колебаний с собственной частотой контура возникают заметные электромагнитные колебания, т.е. наблюдается электрический резонанс.

Впервые электромагнитные волны экспериментально получил, передал на расстояние (правда, в пределах стола) и принял Генрих Герц. В качестве колебательных контуров он использовал так называемые диполи Герца (вибраторы Герца): два стержня с шариками, между которыми оставлен определенный зазор. К шарикам от индукционной катушки подводили достаточно высокое напряжение, и между ними проскакивала искра — высокочастотный разряд (переменный ток). Следовательно, в пространстве возникало быстропеременное электромагнитное поле, распространялась электромагнитная волна, интенсивность которой была наибольшей в направлении, перпендикулярном вектору напряженности \(~\vec E\).

Приемник электромагнитных волн Г. Герц сделал аналогичным образом, только расстояние между шариками было уменьшено. Герц наблюдал электромагнитные колебания в приемном вибраторе по искоркам, проскакивающим между проводниками приемного вибратора.

Г. Герц не только получил электромагнитные волны, но и обнаружил, что они ведут себя подобно другим видам волн. Он наблюдал отражение электромагнитных волн от металлического листа, установил, что они распространяются прямолинейно в однородной среде, испытывают преломление на границе прозрачных сред, наблюдал интерференцию и на основании экспериментальных данных определил длину электромагнитной волны В опытах Герца λ = 66 см. А при известной частоте можно вычислить скорость распространения электромагнитных волн \(~v = \lambda \nu.\) Он рассчитал, что \(~v = 3 \cdot 10^8 \frac ,\), т.е. она равна скорости света в вакууме.

Опыты Герца доказывали возможность передачи и приема электромагнитного излучения. Однако на практике такой способ передачи и приема волн не применяется, так как при этом возникают затухающие колебания, а волны переносят ничтожную энергию, которую можно уловить лишь на малом расстоянии.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 437-440.

О том что такое радиоволны, как работает колебательный контур

Бросьте на гладкую водяную поверхность камень, и на ней появятся волны, кругами расходящиеся во все стороны. Это — водяные волны, они создаются в воде и в ней же распространяются.

Звуковые волны в открытом пространстве создаются в воздухе и в нем же распространяются: удалите воздух, и звуки исчезнут. Из чего же созданы и в чем распространяются радиоволны?

В некоторых книгах дается такое пояснение по интересующему нас вопросу:

Радиоволны — это «распространяющиеся в пространстве переменные электромагнитные поля».

Попробуем воспользоваться этой формулировкой в качестве исходной в наших объяснениях природы радиоволн. Позвольте напомнить Вам из школьных уроков по физике, что вокруг всякого проводника с электрическим током существует магнитное поле, а вокруг тела с электрическим зарядом — электрическое поле.

Даже, если Вы забыли это, то, вероятно, замечали, что гребенка или расческа, которой Вы только что привели в порядок Ваши волосы, стремится притянуть к себе легкие предметы вроде кусочков папиросной бумаги, шерстинок и пр.

Эта же самая гребенка до использования ее по прямому назначению не обладала свойствами притягивать посторонние предметы.

Объяснение простое: от трения о волосы гребенка приобрела электрический заряд, отчего вокруг гребенки возникло электрическое поле. Оно-то и действует на легкие предметы, притягивая их.

Полем вообще называют форму материи, в которой обнаруживается действие каких-либо сил. Например, в поле земного тяготения обнаруживается притяжение к земле.

Форма материи, в пределах которой сказывается действие электрических сил, называется электрическим полем. Сильнее заряд — и поле сильнее. Нет заряда — нет поля.

У нас в руке медный провод, по которому течет ток, а на столе — обычный компас. Стрелка компаса ориентирует Вас в пространстве, указывая север.

Поднесите к компасу этот провод, расположите его вдоль стрелки, и стрелка отклонится в сторону (рис. 1). Увеличьте ток — стрелка отклонится еще больше. Уменьшите ток— отклонение стрелки уменьшится. Выключите ток — стрелка опять укажет север. Значит, не сам провод влияет на стрелку компаса, а ток, протекающий по нему.

Объяснение простое: ток создает вокруг провода магнитное поле, и это поле действует на стрелку компаса.

Рис. 1. Ток, идущий по проводу, отклоняет стрелку компаса.

Форма материи вокруг магнита или проводника с током, где обнаруживается действие магнитных сил, называется магнитным полем. Сильнее ток — сильнее магнитное поле. Нет тока — нет поля.

Если электрический ток периодически через равные промежутки времени меняет не только свою величину, но й направление, то такой ток называется переменным. Переменный ток создает и переменное магнитное поле.

То же самое можно сказать и о переменном электрическом поле. Если вызвавший его заряд периодически меняет не только свою величину, но и полярность, то к такое поле называется переменным электрическим полем.

Переменные электрическое и магнитное ПОЛЯ неотделимы друг от друга. Если возникло переменное электрическое поле, то оно всегда создает вокруг себя переменное магнитное поле и, наоборот, переменное магнитное поле обязательно создаст переменное электрическое поле.

Электромагнитные волны, т. е. взаимосвязанные переменные электрическое и магнитное поля, распространяются в воздухе или в безвоздушном пространстве, а также во многих других веществах со скоростью света, равной 300 000 км/сек.

Электрическая искра. Достаточно где-либо проскочить электрической искре, как сейчас же вокруг нее возникнут радиоволны. Вы случайно замкнули провода — короткая вспышка, и в пространство выброшен поток радиоволн.

Искрят щетки электродвигателя, работает электросварочный агрегат, искрит дуга трамвая или ролик троллейбуса, работает автомобильный мотор с системой электрического зажигания — безразлично: все это наводняет пространство радиоволнами.

Именно из-за этих волн от искровых разрядов, будь то разряды атмосферного электричества или же искрение электроустановок, происходят все те трески, которые Вы, вероятно, не один раз проклинали, слушая интересную радиопередачу.

Только удалившись с радиоприемником куда-либо далеко за город, где нет помех радиоприемнику от трамваев, электрических лифтов, электромедицинских кабинетов и подобных им устройств, можно вести прием в относительной «электрической тишине».

Вот почему приемные радиоцентры выносятся из городов в уединенные места.

Но и здесь не всегда можно укрыться от помех. Гигантский искровой разряд, каким является молния, создает настолько сильный ураган радиоволн, что в грозу из громкоговорителя вырывается оглушительная «артиллерийская канонада».

Радиоволны от молний сигнализируют о приближении грозы. Первым человеком, сумевшим принимать радиосигналы молнии, был русский ученый, изобретатель радио Александр Степанович Попов. Один из своих приборов, названный им «грозоотметчиком», он использовал для того, чтобы следить за далекими грозами и предсказывать их приближение.

Люди взяли у природы ее рецепт «изготовления» радиоволн.

Все первые радиопередатчики создавали мощные потоки сильно трещащих искр. Радиоволны, порождаемые искрами, переносили в пространство различные сообщения без всяких соединительных проводов.

Эти первые радиостанции так и назывались — «станции искрового телеграфа». Известно, что радиотелеграфисты мощной московской искровой радиостанции (на Ходынке), идя на дежурство, еще километра за полтора-два до здания на слух, по треску искр — этих маленьких молний, могли читать сообщения, передаваемые знаками телеграфной азбуки.

Название «радиостанция» появилось значительно позже. Современная радиотехника почти полностью отказалась от весьма несовершенных искровых станций. Но пучок искр до сих пор остается в эмблеме на погонах связистов.

Как создаются радиоволны. Нам предстоит ознакомиться с тем, как создаются радиоволны современными радиопередающими станциями.

Краткое определение сущности создания радиоволны таково: Проводник с переменным током высокой частоты при некоторых условиях способен излучать в окружающее пространство радиоволны.

Это определение станет понятным, когда будет раскрыт внутренний смысл каждого слова. «Проводник»— но какой, всякий ли? Дальше мы увидим, что нет, далеко не всякий. «Переменный ток высокой частоты» — как это понимать? Что значит «при некоторых условиях?» При каких именно? «Излучать— как?

Начнем с выяснения, что такое переменный ток.

Рис. 2. Затухающие колебания маятника.

Рис. 3. Незатухающие колебания маятника.

Знакомясь с электромагнитным полем, мы получили краткую справку о том, что переменным называется ток, периодически меняющий не только свою величину, но и направление.

Следует еще раз подчеркнуть что слово «переменный» относится именно к направлению. Как бы ни менял свою величину электрический ток, его нельзя назвать переменным, если он не меняет направления.

Переменный ток течет попеременно то в одну сторону, то в обратную, как бы повторяя колебательные движения качелей или часового маятника. Недаром существует технический термин «электрические колебания».

Чему учит маятник. К концу маятника часов я прикрепляю легкое перышко или волосок, смоченный жидкой краской, затем толкаю маятник и подношу к перышку листок бумаги. Перышко начинает вычерчивать на листке прямую линию — след колебаний маятника; чем больше размахи маятника, тем больше ее длина.

Теперь я начинаю равномерно передвигать листок бумаги в направлении, перпендикулярном плоскости колебаний маятника. Прочерчиваемая линия растянется, развернется в волнообразный график (рис. 2). Колебания маятника зарегистрированы — получился график колебаний или, как его называют, осциллограмма.

Осциллограмма свидетельствует о том, что размахи маятника быстро уменьшались, и вскоре маятник остановился. Трение в точке подвеса маятника и в точке касания перышка с бумагой, а также сопротивление воздуха сделали свое дело. Колебания быстро затухли. Перед нами график затухающих колебаний.

Иную картину представляет график, показанный на рис. 3. Сила тяжести гирь преодолевала действие на маятник всех тормозящих усилий. Поэтому маятник отщелкивал удар за ударом, не уменьшая размахов.

Можно было бы целый день вытягивать из-под такого маятника бумажную ленту, и все время вычерчивалась бы на ней волнообразная кривая незатухающих колебаний.

У всякой профессии свой язык. Электрик или радист не скажет «размах» там, где речь идет о колебаниях: не размах, а амплитуда. Уважая профессиональные привычки, мы должны сказать так: у затухающих колебаний амплитуды убывают, у незатухающих — остаются неизменными.

Колебательный контур. Не только маятник или качели, но и электрический ток можно заставить совершать затухающие или незатухающие колебания.

Для этого служит очень простое электрическое устройство — колебательный контур. Это своего рода «электрический маятник». Но в отличие от колебаний обычного маятника электрические колебания в контуре совершаются невероятно быстро.

На каждое колебание затрачивается ничтожно малая доля секунды, поэтому число колебаний в секунду очень велико.

Колебательный контур состоит всего из двух основных частей: катушки индуктивности и конденсатора. Катушка представляет собой некоторое число витков медной проволоки, а конденсатор (самый простои) — две металлические пластинки, разделенные слоем диэлектрика.

Рис. 4. Чем больше площадь пластин конденсатора и чем ближе одна к другой, тем больше емкость.

Чем больше площадь пластин и чем ближе они расположены одна к другой, тем при прочих равных условиях большей электрической емкостью обладает конденсатор (рис. 4). На величину емкости влияет и вещество диэлектрика.

Конденсатор с бумагой в качестве диэлектрика «впитает» в себя в 2 раза больше электричества, чем такой же конденсатор, но с воздухом вместо бумаги.

Слюдяной конденсатор «сгустил» бы в себе («конденсатор» по-русски означает «сгуститель») в 6 раз больший заряд, чем такой же воздушный конденсатор.

Если присоединить концы катушки к пластинам конденсатора, получится колебательный контур (рис. 5). Но такой «мертвый» контур ничем не интересен. Чтобы в контуре возникли электрические колебания, его нужно «оживить».

Маятник мы отводим вбок или даем ему толчок, и он начинает мерно раскачиваться из стороны в сторону. Колебательный контур тоже можно «подтолкнуть».

К нему необходимо подвести некоторое количество электрической энергии, чтобы электроны пришли в колебательное движение. Для этого конденсатор следует зарядить от какого-либо источника тока (рис. 6,а), а затем подключить к нему катушку индуктивности.

Электрическое напряжение U на пластинах конденсатора и сообщит электронам тот электрический «толчок», который необходим для возбуждения колебаний в контуре. Конденсатор станет разряжаться через катушку, и в цепи потечет ток (рис. 6,6).

С появлением тока скажется тормозящее влияние катушки — ее индуктивность, которая зависит от числа витков, размеров и формы катушки. Индуктивность — это электрическая инерция.

Рис. 5. Колебательный контур состоит из конденсатора С, катушки L и соединительных проводов.

Рис. 6. Получение переменного тока в контуре.

Она противодействует всякому изменению тока, подобно тому как инерция тела препятствует изменению его скорости. Вследствие противодействия катушки электрической инерции ток будет нарастать постепенно и достигнет наибольшей величины I_макс, как раз в тот момент, когда конденсатор полностью израсходует свой электрический заряд, т. е. разрядится.

Теперь, казалось бы, ток должен исчезнуть. На самом же деле благодаря электрической инерции он не прекратится и будет протекать в ту же сторону за счет энергии, которая сосредоточилась в катушке.

Но ток станет постепенно убывать. Разряженный конденсатор будет теперь заряжаться в обратном направлении: пластина, имевшая положительный заряд, будет заряжаться отрицательно, а пластина, имевшая отрицательный заряд,— положительно.

Когда энергия полностью сосредоточится в конденсаторе, ток в контуре прекратится (рис. 6,в), но процесс на этом не остановится. Зарядившийся конденсатор опять начнет разряжаться: в контуре потечет ток, но уже в обратном направлении (рис. 6,г).

Он возрастет до максимальной величины, а затем снова упадет до нуля.

В этот момент завершится полный цикл изменения тока в контуре, т. е. закончится одно электрическое колебание (рис. 6,д). После этого все изменения тока станут повторяться, подобно тому как повторяются перемещения маятника. В контуре возникнут электрические колебания.

Колебания в контуре, происходящие без какого-либо влияния со стороны, чрезвычайно кратковременны. Это объясняется тем, что электрический ток нагревает провода катушки. Энергия электрических колебаний превращается в тепло, которое рассеивается. Потери

эти неизбежны, поэтому колебания в контуре быстро затухают. Амплитуда их становится все меньше и меньше, и, наконец, колебания практически прекращаются. Они длятся очень малую долю секунды.

Затухающими колебаниями пользовались в первые годы развития радиотехники. Но теперь они не применяются. Уже много лет назад были разработаны способы получения незатухающих колебаний, на применении которых и основывается современная радиотехника. Незатухающие колебания — это колебания с неослабевающей силой. Амплитуда их не меняется.

Для того чтобы получить незатухающие колебания, нужно особое устройство, которое «подбрасывает» колебательному контуру все новые и новые порции энергии. В часах роль этого устройства выполняет гиря или пружина. Как это делается в колебательном контуре, мы узнаем дальше.

Период и частота. В здании Исаакиевского собора в Ленинграде под куполом подвешен длинный маятник, служащий для доказательства вращения Земли вокруг своей оси. Длина маятника 98 м.

На одно полное колебание, т. е. на движение маятника от отвеса в одну сторону, переход в противоположную сторону и возвращение к отвесу, затрачивается 20 сек.

Маятник же часов-ходиков в течение секунды успеет сделать два колебания. Словом, чем длиннее маятник, тем медленнее совершает он колебания, тем больше период его колебаний.

Период — это время одного полного колебания.

От десятков секунд до десятых долей секунды— таковы пределы (диапазон) изменений периодов колебаний маятников.

Колебания в электрическом контуре могут совершаться тоже с разными периодами, но диапазон их гораздо более широкий. Никакой маятник не сможет в 1 сек совершить несколько тысяч колебаний, тогда как для электрического тока такие колебания считаются медленными.

Период электрических колебаний определяется тем, насколько быстро конденсатор может заряжаться и разряжаться, а катушка— управляться со своим магнитным полем.

Число колебаний в секунду называется частотой колебаний. Единица измерения частоты называется «герц». Один герц (сокращенно 1 гц) — это одно полное колебание в секунду, т. е. один период в секунду.

Частота электрических колебаний в контуре определяется величинами индуктивности катушки и емкости конденсатора. Чем больше индуктивность, тем сильнее скажется ее тормозящее действие на изменении электрического тока в контуре и тем медленнее будут совершаться колебания. Так же влияет на частоту колебаний и емкость.

С увеличением емкости конденсатора возрастает время, необходимое для его заряда и разряда. Значит, период колебаний будет продолжительнее, а число колебаний в секунду меньше.

Следовательно, изменяя индуктивность и емкость контура, можно менять частоту происходящих в нем электрических колебаний, подобно тому как скрипач, перемещая пальцы по грифу скрипки и удлиняя или укорачивая струны, изменяет тон, т. е. меняет частоту звуковых колебаний.

В радиотехнике приходится иметь дело с электрическими колебаниями, частота которых достигает многих тысяч и миллионов герц. Оперировать всякий раз с такими большими числами так же неудобно, как неудобно выражать путь от Москвы до Ленинграда в миллиметрах или вес поклажи грузового автомобиля в граммах. Общепринято пользоваться более крупными кратными единицами: килогерц (кгц) — тысяча герц и мегагерц (Мгц) — миллион герц.

Излучение радиоволн становится практически возможным лишь в том случае, если частота колебаний не ниже нескольких десятков тысяч герц. Вот почему для излучения радиоволн нужен не просто переменный ток, а переменный ток высокой частоты.

При помощи колебательного контура можно получить электрические колебания практически любой частоты — от долей герца до многих сотен и тысяч мегагерц. Для этого надо только подобрать соответствующие емкости и индуктивности колебательного контура.

Открытый колебательный контур. Не следует думать, что достаточно создать в колебательном контуре высокочастотные колебания, для того чтобы он стал излучать в окружающее пространство радиоволны. Вот тут-то и приходится вспомнить «некоторые условия», о которых мы в свое время лишь упомянули.

Эффект излучения радиоволн тем ощутительнее, чем большее пространство охватывается электрическим и магнитным полями контура. Конденсатор же по размерам очень невелик и поле его, хотя и сильное, очень собрано, сжато.

Оно занимает небольшой объем пространства. То же следует сказать и о магнитном поле: оно собрано, сжато вокруг витков катушки.

Рис. 7. Раздвигая пластины конденсатора, получим открытый колебательный контур.

Такой колебательный контур, у которого емкость и индуктивность сосредоточены, вследствие чего поля ограничены небольшим объемом, называется замкнутым колебательным контуром.

Применяя его в качестве излучателя радиоволн, можно ожидать не большего успеха, чем от попытки нагреть большую комнату раскаленным добела гвоздем.

Итак, чтобы усилить эффект излучения радиоволн, надо увеличить размеры электромагнитного поля.

Сразу же напрашивается решение раздвигать пластины конденсатора, и тогда в электрическое поле будут включаться все новые и новые части пространства. Но при раздвижении пластин уменьшается емкость конденсатора.

Контур начнет создавать колебания иной частоты. Есть выход:одновременно с раздвижением пластин увеличивать их размеры, и тогда емкость конденсатора остается неизменной

На рис. 7 показано, как постепенное раз-движение пластин приводит к созданию открытого колебательного контура. Емкость у него образована двумя большими пластинами, удаленными одна от другой на значительное расстояние.

Опыт показал, что вместо сплошной пластины лучше применять две длинные проволоки, так как они создают конденсатор вполне достаточной емкости.

Для большего охвата пространства электрическим полем одну проволоку на мачтах поднимают высоко вверх, а другую располагают у самой земли. Если по такому открытому колебательному контуру начнет протекать ток высокой частоты, излучение радиоволн обеспечено.

Когда А. С. Попов»начал применять радиоволны для целей связи без проводов, он нашел необходимым увеличить размеры открытого колебательного контура. Одну проволоку он поднял на высокой мачте вверх, а другую зарыл в землю.

Земля — достаточно хороший проводник и по своему действию вполне заменяет одну из пластин конденсатора. Емкость открытого колебательного контура была образована поднятой вверх проволокой и землей, разделенными слоем воздуха.

Провод, поднятый кверху, получил название «антенна». В переводе на русский язык с греческого это слово означает усики (насекомого). Это название дано было по внешнему сходству.

Честь изобретения первой в мире антенны принадлежит также А. С. Попову.

Мы уже знаем, что не могут раздельно существовать переменные магнитное и электрическое поля. Поэтому при циркулировании в открытом колебательном контуре токов высокой частоты в окружающем пространстве будет возникать электромагнитное поле.

Сила или, лучше сказать, напряженность этого поля будет тем большей, чем сильнее вызвавший его ток, чем. больше амплитуда колебаний тока в контуре.

Колебательный ток с небольшой амплитудой создаст вокруг антенны электромагнитное поле небольшой напряженности. Наоборот, ток с большой амплитудой создаст сильное электромагнитное поле. Чем больше напряженность поля, тем на более далеком расстоянии оно способно действовать.

Излучение радиоволн. Мы вплотную подошли едва ли не к самому сложному явлению, с которым имеет дело радиотехника,— к возникновению излучения радиоволн. Нам нужно «заставить» перемещаться переменное электромагнитное поле антенны.

Опираясь на формулировку, приведенную в начале статьи, мы можем поставить знак равенства между перемещающимися электромагнитными полями и радиоволнами. Останется пояснить, в силу каких причин электромагнитное поле «покидает» антенну и «отправляется» в самостоятельное путешествие.

Электромагнитное поле антенны «дышит» с частотой вызвавшего его тока. Следуя за всеми изменениями тока в антенне, поле как бы втягивается в антенну, когда ток в ней уменьшается до нуля, и как бы разбухает, когда ток достигает максимального значения.

Ток в антенне не ждет. Счет идет на микросекунды. Электромагнитное поле должно поспевать вслед за током «втягиваться» и «разбухать». Тем участкам электромагнитного поля, которые находятся у самой поверхности провода антенны, не потребуется много времени на то, чтобы быстро «всосаться» обратно в антенну при «втягивании», т. е. в моменты прекращения в ней тока.

Но участкам, находящимся на периферии огромного электромагнитного поля, придется поспешить. Может получиться, в действительности так и получается, что периферийные участки поля еще не успевают «втянуться» в антенну, как навстречу им начнет двигаться, «разбухая», новое поле. Оно не пропустит к антенне остатки уже «втянутого» поля (рис. 8).

Рис. 8. Антенна излучает радиоволны толчками, отгоняя.

«Запоздавшее» поле будет отброшено антенной. С каждым «вздохом» электромагнитного поля антенна будет толчками отбрасывать в пространство «опоздавшую» его часть.

Оттесняя друг от друга в стороны, отброшенные части электромагнитного поля будут вынуждены отходить все дальше от антенны, перемещаясь в пространстве. Так происходит излучение радиоволн.

Будь электромагнитное поле более «аккуратным», успевай оно своевременно «втянуться» в антенну, никакого излучения не получилось бы. У замкнутого колебательного контура поле очень небольшое.

Почти все оно успевает аккуратно следовать за всеми изменениями тока. Не происходит почти никаких запозданий! Но зато практически не получается излучения радиоволн.

Длина волны. Скорость, с какой волны увеличивают расстояние между собой и антенной, нам уже известна: 300 000 км в секунду. Такую огромную скорость -как нельзя лучше характеризует слово «излучение».

Неслучайно все отрасли техники, использующие «перемещающиеся электромагнитные поля», получили приставку «радио»: радиосвязь, радиопеленгация, радионавигация, радиолокация и пр. Слово «радио» происходит от латинского слова «радиус», означающего «луч».

С каждым новым колебанием электрического тока в антенне в пространство излучается очередная волна. Сколько колебаний тока, столько волн. Но сколько_%бы волн ни излучалось, скорость их распространения строго постоянна. Через секунду после начала излучения «голова» первой волны окажется на расстоянии 300 000 км от антенны.

Все остальные волны займут промежуточное положение между «головной» волной и антенной радиостанции. На долю каждой волны придется тем меньшее расстояние, чем больше волн излучает за секунду антенна, т. е. чем выше частота колебаний тока в антенне.

Если частота тока равна 1 Мгц то это значит, что за секунду антенна излучает 1 000 000 волн. Все они занимают в пространстве, считая по прямой линии в сторону от излучающей антенны, 300 000 км. На долю каждой волны придется 300 000 : 1 000 000 = 0,3 км = 300 м.

Это расстояние есть путь, который успеет пройти волна, излучаемая радиостанцией за время одного колебания тока в антенне, т. е. за один период колебаний (рис. 9) Оно называется длиной волны, которая обозначается греческой буквой (ламбда).

При понижении частоты колебаний каждая волна займет больше места в пространстве. Если к примеру частота колебаний тока в антенне равна 100 кгц и, следовательно, антенна излучает в секунду 100 000 волн, то каждая волна «растянется» в пространстве на 300 000 : 100 000 = 3 кж = 3 000 м.

Наоборот, при повышении частоты колебаний тока в антенне волны должны будут «сжаться». При частоте 100 Мгц длина волны составит лишь 300 000 : 100 000 000 = 0,003 км = 3 м.

Таким образом, чем меньше частота, тем больше длина волны (ламбда₂ на рис. 9). И, наоборот, чем больше частота, тем короче волна (ламбда1 на рис. 9).

Рис. 9. Путь, который успевает пройти излучаемая радиостанцией волна за время одного периода колебаний тока в антенне, называется длиной волны.

Длина волны ламбда и частота f обратно пропорциональны друг другу. Поэтому длину электромагнитной волны ламбда всегда можно вычислить, если разделить скорость распространения этой волны, равную 300 000 км в секунду, на частоту f.

Для того чтобы длина волны получилась в метрах, как ее обычно принято выражать, скорость распространения также следует брать в метрах (300 000 000 м). Следовательно, можно написать:

Если же частоту выражать в килогерцах, то в этих формулах для получения длины волны в метрах скорость распространения надо брать в километрах (300000 км), т. е.

Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.

Работа электрического колебательного контура

Чтобы взаимодействовать

с электромагнитными излучениями,

вещественная форма сама должна быть

колебательной системой. И потому

все внутренние процессы являются

электромагнитными по характеру своему.

И потому Жизнь носит черты электромагнитного происхождения.

§1. Собственные незатухающие колебания в электрическом колебательном контуре

Все существующие формы вещества являются живыми электромагнитными автоколебательными системами, все они живут внутри электромагнитных автоколебательных полей, и потому вещество, и поле имеют одну общую природу – электромагнитную. Общая задача всех колебательных систем поддерживать и сохранять неизменным ритм своих незатухающих колебаний (свою жизнь) за счёт взаимодействия с ритмами электромагнитного поля. Поскольку все формы вещества и вся Вселенная полностью являются колебательными системами, а явления внутри них носят электромагнитный характер, поскольку в них ритмично протекает процесс превращения магнитной энергии в электрическую, и обратно, то Живой процесс имеет электромагнитную основу происхождения.

В природе космоса реально фиксируются два вида материи – вещественная или атомарная, и полевая или фотонная, она же светоносная материя, материя, которая переносит электромагнитные волны. Возбуждение волн в фотонной среде осуществляется активными излучателями, генераторами волн, которыми в реальных условиях природы являются генетические центры или центры памяти. Такой центр памяти (ядро) существует и у Вселенной, и у каждого атома. Все звёзды являются локальными генетическими центрами.

В Солнечной системе таким центром является Солнце. Сливаясь в систему по линии своих центров памяти, индивидуальные элементы, обладая своим сознанием и ощущением своего бытия, не размазываются с потерей индивидуальности и не растворяются, наоборот, обобщая свои системы ощущения в единую чувствительную систему, а свои информационные знания в единую структуру памяти, они расширяют область своих знаний, будучи единой сущностью. Система тел способна работать с длиной волны, большей, чем одиночный элемент системы. Поэтому при объединении в систему происходит распределение функциональных обязанностей между элементами системы.

Надо хорошо представлять, что вся жизнь биосферы планеты, жизнь самой планеты и всей Солнечной системы происходит внутри электромагнитных полей той или иной интенсивности. Надо так же помнить, что все формы вещества и само вещество имеет одно и тоже электромагнитное происхождение, что и все виды излучений. Поэтому все формы вещества являют собою колебательные системы, внутри которых происходят электромагнитные физические превращения.

Чтобы стал понятным живой процесс человека и всех форм жизни в условиях электромагнитных полей на Земле и в космосе, необходимо хорошо представлять взаимодействие вещества с излучениями. Все формы вещества имеют электрически заряженную внешнюю оболочку, исполненную в форме последовательного колебательного контура, и структуру памяти в форме параллельного колебательного контура. Все формы вещества состоят из этих двух частей, и все они являются колебательными системами – колебательными контурами. Чувствительные элементы электрически заряжены и эквивалентны электрическому конденсатору. А структура памяти обладает индуктивными свойствами, она эквивалентна катушке индуктивности (спиральной формы) в колебательном контуре, обладает магнитной энергией.

Колебательный контур является универсальной структурой, в которой бесконечно долго можно сохранять колебания, которые не зависят от информационного содержания колебаний электромагнитных волн. И потому всё разнообразие живых форм вещества, владея разным информационным содержанием, являются колебательными системами.Контур колебаний состоит всего из двух элементов – конденсатора (накопителя электрической энергии) и индуктивности, регулирующей ток колебаний. Разберём процесс колебаний на примере радиотехнического колебательного контура (Рис.1).

Рис.1. Схема колебательного контура. Переключатель К показан в нейтральном положении.

Источник питания постоянного, а не переменного тока выбран только для того, чтобы рассмотреть один период колебания заряда и разряда конденсатора.

Создадим электрическую цепь, в которой можно будет зарядить конденсатор C от источника электрической энергии с постоянным напряжением U через катушку индуктивности L в положении 1 переключателя К , а затем разрядить этот же конденсатор через ту же катушку индуктивности в положении 2 переключателя К.

Конденсатор обладает ёмкостью С, в него можно закачивать электрическую энергию. А катушка обладает свойством индуктивности[1]. Величина ёмкости С конденсатора зависит от площади обкладок конденсатора, от расстояния между обкладками и от диэлектрической проницаемости диэлектрика между пластинами. С = ε S / d , где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика между пластинами конденсатора, S – площадь пластин, d– расстояние между пластинами (обкладками).

Поставим переключатель К в положение 1, подключив тем самым конденсатор к источнику электрического напряжения U, а катушка индуктивности L будет отключена от электрической цепи. И конденсатор C начнёт заряжаться до тех пор, пока напряжение на его пластинах (обкладках) не сравняется с величиной напряжения источника питания. В результате заряда конденсатора в его электрическом поле между пластинами накопится потенциальная электрическая энергия, равная половине произведения величины ёмкости конденсатора на величину напряжения в квадрате. . W_{э. m} = CU 2 _m /2. Где W- энергия электрического поля конденсатора в джоулях, U_m– максимальное напряжение на конденсаторе в вольтах. С – ёмкость конденсатора в фарадах.

В момент полного заряда конденсатора отключим его от источника напряжения электрической энергии подсоединим его к катушке индуктивности L, поставив переключатель К в положение 2 (рис.1). Конденсатор начнёт разряжаться через катушку индуктивности. Изобразим ход разряда конденсатора С через индуктивность L графически (Рис.2).

Рис. 2. Векторная и развёрнутая во времени диаграмма напряжений и тока колебательного разряда конденсатора.

В момент t= 0 конденсатор имеет максимальное значение U, а ток I, равный нулю. Далее ток разряда начнёт увеличиваться, создавая в катушке магнитное поле, которое будет нарастать по мере того, как ток разряда будет увеличиваться. Изменяющееся во времени магнитное поле индуктирует в проводнике катушки электродвижущую силу самоиндукции, направленную навстречу току разряда конденсатора (рис. 3), и (согласно правилу Ленца) будет препятствовать, но не прекращать нарастание тока. Практически э.д.с. самоиндукции автоматически управляет поведением тока разряда конденсатора, он изменяется не мгновенно, без скачков, а плавно.

Рис. 3. Схема разряда конденсатора через индуктивность. Возникшая в катушке Э.Д.С. (электродвижущая сила) самоиндукции

e_L направлена навстречу току разряда i.

Силы электрического поля конденсатора ещё велики и они,преодолевая силу сопротивления сил индукционного электрического поля катушки, совершают работу, в результате которой потенциальная энергия электрического поля конденсатора плавно переходит в магнитное поле катушки индуктивности. И в момент времени полного разряда конденсатора его напряжение станет равным нулю, энергия его электрического поля полностью перейдёт в энергию магнитного поля индуктивности, достигнув максимального значения. На рис.2 этот момент показан при U= 0.

Ток разряда в этот момент достигает максимальной величины, проходя через катушку. И магнитное поле индуктивности станет максимальным по величине, запасая в себе максимальную магнитную энергию, равную половине произведения величины индуктивности на квадрат максимальной величины тока.

W_{м. m} = L I 2 _m/2., где ток в амперах, индуктивность в генри, энергия в джоулях.

Поскольку энергия электрического поля конденсатора не расходовалась ни на какие другие преобразования (не нагревала провода катушки и пр.), то она полностью перешла в магнитную энергию поля индуктивности.

CU 2 _m /2 = L I 2 _m/2.

Итак, в результате полного разряда конденсатора потенциальная энергия его электрического поля неподвижных зарядов преобразовалась в кинетическую энергию магнитного поля тока движущихся электрических зарядов. Тем самым становится понятным, что магнитное поле существует до тех пор, пока есть движение электрических зарядов. Тем самым понятно, что в элементах памяти, обладающих магнитным полем, текут динамические процессы перемещения зарядов. Память исчезнет, если не будет внутреннего потока зарядов в замкнутом элементе памяти. Поэтому магнитный элемент памяти всегда нуждается в притоке электрических зарядов.

Мы остановились в своих рассуждениях о колебательном процессе в момент, когда электрическое напряжение конденсатора стало равным нулю, исчезло вместе с исчезновением зарядов на обкладках конденсатора. Исчезло и электрическое поле конденсатора, все электрические заряды перешли в электрическую цепь с катушкой индуктивности. Исчезла и сила, создающая течение тока, все заряды в пути своего движения. Магнитное поле при этом максимально большое.

Поскольку исчезло электрическое напряжение и электрическое поле конденсатора (инициатора всего процесса превращения энергии электрической в магнитную энергию индуктивности), то тот час же начнёт уменьшаться величина живительного электрического тока, начнёт уменьшаться и величина магнитного поля индуктивности. Здесь прямая зависимость магнитного поля от величины тока.

Поскольку ток начнёт уменьшаться, то магнитное поле отреагирует созданием электродвижущей силы самоиндукции, которая создаст ток того же направления, что и исходный ток разряда конденсатора. Так э.д.с. самоиндукции станет препятствовать убыванию тока, ибо от его наличия зависит состояние магнитного поля, а оно – хранитель памяти предыдущего нарастания тока. И теперь источником зарядки конденсатора, но в противоположной полярности, станет сама индуктивность. С убыванием изначального тока разряда начинается процесс перезарядки конденсатора (рис.4, левый контур).

Рис. 4.Схема разряда конденсатора и его перезарядки с учётом возникшей электродвижущей силы e_Lв катушке индуктивности.

Силы индукции в момент перезарядки конденсатора поддерживаю изначальный ток (предыдущего разряда конденсатора), способствуя перемещению электрических зарядов на обкладки (пластины) конденсатора. Магнитная энергия индуктивности полностью переходит в электрическую энергию конденсатора в момент его полной перезарядки. Общий ток, постепенно убывая, становится равным нулю. В момент, когда исходный ток станет равным нулю, исчезнет и магнитное поле индуктивности. Произойдёт полная перезарядка обкладок конденсатора. Та, которая была положительно заряженной (рис.3), будет иметь отрицательный заряд, а та, которая была отрицательной, станет положительно заряженной (рис.4).

Итак, в момент времени, равный половине периода колебания, когда ток в общей цепи станет равным нулю (см. рис.2), энергия магнитного поля полностью перешла в энергию электрического поля конденсатора, изменив его полярность на противоположную. Запомним, ритм магнитного поля изменил полярность электрически заряженных чувствительных органов.

Как только общий ток в цепи контура стал равным нулю, а сам конденсатор зарядился с изменением своей полярности, то теперь ничто не мешает ему начать снова разряжаться по той же цепи контура, но уже ток потечёт в обратном направлении. Время колебания изменило своё направление на обратное движение тех же самых электрических зарядов (рис. 4, . средний контур). Такой процесс заметит внешний наблюдатель процесса колебания, находясь за пределами контура.Для человека этот процесс физических превращений является невидимым, но, создав электроизмерительные приборы и осциллограф, человек увидел весь процесс колебаний внутри электрического колебательного контура.

Итак, начался второй полупериод колебательного процесса. Конденсатор, совершив перезарядку, станет снова разряжаться, снова будет нарастать величина электрического тока, появится магнитное поле, которое создаст э.д.с. самоиндукции, препятствующей нарастанию тока, потом ток достигнет максимальной величины. Снова исчезнет электрическое поле конденсатора, и начнётся новая перезарядка конденсатора, которая вернёт его в исходное состояние, время t = 0, в начало нового периода колебания.

Как показывает опыт, перезарядка конденсатора может происходить сколь угодно долго (если нет необратимых потерь) с равными промежутками времени – периодами колебаний. В реальных условиях индуктивность излучает электромагнитные волны, которые несут информацию об этом колебательном процессе, унося на себе часть энергии магнитного поля. И тогда, чтобы колебания не затухали, надо периодически подключать конденсатор к внешнему источнику электрической энергии, чтобы компенсировать потери на излучения.

И параллельный колебательный контур (как элемент памяти) снабжается последовательным колебательным контуром, как чувствительным элементом для взаимодействия с внешними электромагнитными полями и излучениями.

Как показывает математический анализ, незатухающий колебательный разряд конденсатора является электромагнитным процессом, изменяющимся во времени по синусоидальному – периодическому закону.

§2.Частота собственных незатухающих колебаний

Определим частоту собственных незатухающих колебаний в колебательном контуре, исходя из условия равенства электрической энергии конденсатора и магнитной энергии индуктивности. CU 2 _m /2 = L I 2 _m/2.

Исходя из формулы закона Ома, определим величину тока в цепи с конденсатором.

I= U/ 1/ωС.Величина 1/ωС – это емкостное сопротивление цепи тока,ω – угловая частота колебаний. Так в контуре будет равен: I = ω 2 LC. Отсюда определим угловую частоту, исходя из параметров элементов контура – индуктивности и ёмкости,ω = 1/ √LC.

Угловая частота колебаний в контуре равна единице, делённой на корень квадратный из произведения величины индуктивности на величину ёмкости. Отсюда находим частоту собственных незатухающих колебаний f = ω/2π = 1/ 2π√LC

Отсюда определяем период собственных незатухающих колебаний

T = 1/f = 2π√LC Индуктивность в генри, ёмкость в фарадах, период в секундах, частота в герцах.

Для определения частоты колебаний при известной длине волны обычно используют формулу λ = 300/f – читается: -длина волны колебаний в МЕТРАХ равна делению числа 300 на частоту в мегагерцах.

В колебательном контуре распространяется волновое колебание, и потому важно знать волновое сопротивление контура. Сопротивление, равное порознь индуктивному и емкостному сопротивлениям колебательного контура при наличии в нём собственных незатухающих колебаний, называется волновым сопротивлением контура: ρ = √L/C – читается так: волновое сопротивление (в Омах) колебательного контура равно корню квадратного от деления индуктивности на величину ёмкости.

Из полученных экспериментальных данных видно, что мгновенные значения энергий электрического поля конденсатора и магнитного поля индуктивности несинусоидальные, так как зависят от квадрата косинуса и синуса угла ωt.

Сумма мгновенных значений энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки (спирали) индуктивности в колебательном контуре при наличии в нём собственных незатухающих колебаний является величиной постоянной, не зависящей от времени, и равной порознь величинам максимальной энергии электрического поля и магнитного поля. Эти поля полностью обеспечивают себя энергией и не нуждаются в получении её от внешнего источника энергии. Это в идеальном случае, когда нет потерь на излучение и тепловых потерь.

В реальности, чтобы в электрической цепи, состоящей из индуктивности и ёмкости с активным сопротивлением, происходили незатухающие синусоидальные колебания, необходимо эту цепь питать электрической энергией от источника с переменным синусоидальным напряжением. При этом, если, например, максимальная энергия, запасаемая в магнитном поле катушки индуктивности (элемент памяти), больше максимальной энергии, запасаемой в электрическом поле конденсатора, L I 2 _m/2 › CU 2 _m /2, то магнитное поле индуктивности, исчезая в процессе колебания, передаст не всю свою энергию электрическому полю конденсатора, а только часть, равную максимальной величине этого поля. Оставшуюся часть магнитное поле возвратит в тот источник, который возбудил колебания в контуре.

И наоборот, когда электрического поля конденсатора недостаточно для получения максимальной магнитной энергии, индуктивность получает её от источника возбуждения колебаний, например, из внешнего электромагнитного поля.

Когда индуктивное и емкостное сопротивления близки по величине друг к другу, но при этом значительно превосходят величину активного сопротивления в цепи контура, возникающие напряжения на ёмкости и индуктивности могут значительно превышать даже само напряжение источника электрической энергии. При этом возникает представление, что энергия возникает как бы из ниоткуда.

Например, рассмотрим электрическую цепь переменного тока, состоящую из последовательно соединённых активного сопротивления 20Ом, катушки с индуктивностью 0,3 гн, и ёмкости 4 мкф. К цепи приложено напряжение 120вольт с угловой частотой 1 000сек -1 .

При этом на конденсаторе образуется напряжение 557,5 в, напряжение на катушке 660в при общем токе 2 ампера.

§3. Электрический резонанс напряжения и резонанс токов

Резонанс напряжения.

Как уже говорилось ранее, все чувствительные оболочки вещественных форм, начиная с атома водорода, являются электрически заряженными, и по своей структуре выглядят как последовательный колебательный контур. Если к электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых активного сопротивления, индуктивности и ёмкости (рис.5), приложить переменное напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону, u = U_m Sinωt, то в этом контуре возникнут ВЫНУЖДЕННЫЕ электромагнитные колебания переменного тока, частота которого будет совпадать с частотой приложенного к цепи контура напряжения. Переменный ток, возникающий в этом контуре, будет так же изменяться по закону синуса,

i = I_m Sin (ωt-φ). Величина угла сдвига фаз φзависит от величин сопротивления индуктивности, ёмкости и активного сопротивления. tgφ = (ωL – 1/ωC)/r. Изменяя величины L, C, угловую частоту ω, можно добиться такого режима, когда tgφ = 0. Значит, и сам угол сдвига фаз φ колебаний будет равен нулю. Это будет означать, что ток и напряжение в цепи контура будут совпадать по фазе колебаний.

Рис.5. Схема цепи с последовательным соединение индуктивности, ёмкости и активным сопротивлением.

Режим колебаний, когда в цепи с индуктивностью (элемент памяти) и ёмкостью (накопитель энергии, чувствительная оболочка) напряжение и ток совпадают по фазе колебаний, называется ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЗОНАНСОМ. Различают два вида электрического резонанса – резонанс напряжений и резонанс токов.

Резонанс напряжений возникает в цепи последовательного колебательного контура, когда индуктивность и ёмкость включены последовательно с источником электрического питания (рис.5). Это условие в точности соответствует подключению чувствительных органов/рецепторов к внешним электромагнитным полям.

Резонанс токов возникает в цепи колебательного контура, где индуктивность и электрическая ёмкость подключены параллельно к источнику электрического тока (рис. 6).

Рис.6. Схема электрического колебательного контура, состоящего из параллельно соединённых индуктивности, ёмкости и активного сопротивления.

Важно понять, что при резонансе напряжений оперативная память и чувствительная система рецепторов соединены последовательно. В этом случае ток и напряжение будут совпадать по фазе колебаний с частотой и фазой внешнего переменного напряжения. В этом явлении информация внешней среды без искажения трансформируется в токи, напряжения, электрическое и магнитное поле чувствительного элемента живой формы вещества.

Это очень важное свойство имеют все живые системы: они безошибочно руководствуются сведениями внешнего энергоинформационного поля.

Поэтому можно сказать, что резонанс напряжений – это такое явление в цепях переменного тока живых колебательных систем, при котором наблюдается совпадение частоты вынужденных колебаний с частотой собственных незатухающих колебаний живой системы.

При резонансе напряжений в колебательном контуре местное напряжение на индуктивности находится в противофазе с местным напряжением на ёмкости (сдвинуты по фазе на 180°), их геометрическая сумма векторов равна нулю. Это и приводит к тому, что всё приложенное напряжение при резонансе напряжений расходуется только на преодоление активного сопротивления.

Важно! Если окажется, что при явлении резонанса напряжений индуктивное сопротивление будет равно емкостному сопротивлению, и при этом каждое из них будет значительно превышать активное сопротивление (мало активное сопротивление), то падение напряжения на индуктивности и ёмкости будут значительно превышать падение напряжения на активном сопротивлении.Следовательно, напряжения на рецепторах и на оперативной памяти будут значительно превышать приложенное из внешней среды напряжение. Тем самым в живых системах происходит значительное усиление электромагнитных сигналов внешней среды. Этим и объясняется слабое и сверхслабое взаимодействие в биологии и медицине и проблема КТ решается просто.

Перенапряжения, возникающие на индуктивности (оперативная память) и на ёмкости (рецепторы) при резонансе напряжений, обусловлены тем, что внутри цепи колебательного контура возникают относительно мощные местные колебания энергии между магнитным полем индуктивности и электрическим полем конденсатора. Это колебания между структурой оперативной памяти и рецепторами. Например, колебания между протоном и электронной оболочкой в атоме водорода. Такое явление резонанса напряжения свойственно всем атомам – между ядром и электронной оболочкой.

В любой момент времени при резонансе напряжений общее количество энергии, ЗАПАСАЕМОЕ в электрическом и магнитных полях резонансного контура, постоянно (внутренний гомеостаз живой системы). Оно равно максимальному количеству энергии, запасаемой магнитным полем индуктивности (оперативной памяти) ИЛИ электрическим полем конденсатора (рецепторной системой).

При резонансе напряжений колебательный контур живой системы (любое биологическое существо, любой атом и вещественная форма) по отношению к внешнему информационному полю является чисто активной системой. И в этом случае СЛАБОЕ внешнее электромагнитное поле посылает в электрическую цепь структуры организма только ту энергию, которая нужна для покрытия активных потерь.

Что же касается энергии, потребной для сохранения магнитного поля индуктивности (сохранение знаний структуры памяти), и энергии, потребной для создания электрического поля конденсатора (рецепторное электрическое поле), то внешнее электромагнитное поле разгружен от них. Это вызвано тем, что индуктивность и конденсатор (память и рецепторы) взаимно обмениваются энергией. Тем самым Жизнь данного элемента может длительно сохраняться при отсутствии внешнего электромагнитного поля нужного диапазона частот, что мы и наблюдаем на примере, например, атомов или вирусов.

Чем меньше активное сопротивление данного элемента живой и последовательной колебательной системы, те при прочих равных условиях будут мощнее электромагнитные колебания в цепи контура при резонансе напряжений. Тем большим количеством энергии обмениваются оперативная память (индуктивность) и рецепторы (конденсатор).

Индуктивное и емкостное сопротивления при резонансе напряжений порознь равны волновому сопротивлению электропроводной цепи контура. Тем самым находим объяснение избирательного взаимодействия формы вещества с внешними электромагнитными полями. Каждому виду живых существ нужна своя персональная гармоника электромагнитного поля, своя поляризация (угол наклона вектора электрического поля). Поэтому все формы вещества взаимодействуют под некоторым углом к внешнему полю.

Затухание полезного сигнала (невежество) в последовательном колебательном контуре численно равно отношению величины напряжения внешнего электромагнитного поля к величине падения напряжения на индуктивности (оперативная структура памяти) или на конденсаторе (рецепторе).

При исследовании резонансных явлений и определения добротности (жизнеспособности) живых колебательных систем важную роль играет зависимость действующего значения токов и напряжений в колебательном контуре от частоты внешней электромагнитной волны, от параметров индуктивности (структуры памяти) и ёмкости (рецепторная ёмкость) колебательной системы.

Рис.7. Резонансная кривая тока последовательного колебательного контура.

Посмотрим, как зависит величина действующего тока в последовательном колебательном контуре в зависимости от частоты сигнала внешних полей при неизменной величины их напряжения.

Величина тока I = U/ √ r 2 + (ωL – 1/ωC) 2

— ток равен отношению величины приложенного напряжения к корню квадратному из суммы активного сопротивления в квадрате и разности индуктивного и емкостного сопротивления в квадрате.

Не изменяя никаких других параметров (индуктивности, ёмкости, напряжения, активного сопротивления), будем изменять только частоту колебаний внешней электромагнитной волны т нуля до бесконечности.

Так при ω = 0 (смотри формулу) подкоренное выражение будет равно бесконечности. Следовательно ток будет равен нулю, тока не будет. В этом особенность всякой колебательной системы: нет внешней частоты, нет внешнего поля, не будет и живых колебательных систем.

Далее полагаем, что частота равна бесконечности. Подкоренное выражение равно бесконечности, и ток равен нулю. И опять, при бесконечно большой частоте и бесконечно малой длине волны не возможны колебательные процессы жизни.

Выберем такое состояние, когда индуктивное сопротивление структуры памяти равно емкостному сопротивлению рецепторов: ωL = 1/ωC

И тогда из формулы видно, что при равенстве сопротивлений индуктивности и ёмкости ток будет иметь максимальное значение. Смотри график Рис.7. Следовательно, сама частота

ω = ω₀ = 1/√LC. И тогда собственная частота незатухающих колебаний будет равна

Величина максимального тока в контуре будет равна отношению напряжения волны к величине активного сопротивления. Поэтому не надо сопротивляться закону природы, надо спокойно ему следовать, и тогда жизненные токи будут максимальными (рис. 8).

Рис. 8. Резонансная кривая тока: 1 – при малом затухании, малом активном сопротивлении. 2 – при большом активном сопротивлении, большое затухание тока жизни.

Резонанс токов

Резонансом токов называется такой режим в цепи переменного тока параллельного колебательного контура, когда индуктивность и ёмкость подсоединены параллельно к внешнему источнику синусоидального напряжения (рис.6), при котором ток в неразветвлённом участке электрической цепи и напряжение внешнего источника энергии, совпадают по фазе колебаний.

Параллельный колебательный контур является замкнутым контуром тока, он тождественен замкнутому элементу памяти. Вспомним, что последовательный колебательный контур является разомкнутым контуром по отношению к внешнему электромагнитному полю, которое является источником электрического напряжения для входных чувствительных систем.

Резонанс токов возникает в параллельном колебательном контуре тогда, когда реактивные составляющие проводимости параллельных ветвей с индуктивностью и ёмкостью численно равны друг другу. Тогда ток в неразветвлённом участке цепи при резонансе токов равен сумме активных составляющих токов в параллельных ветвях. Но в ветви с ёмкостью активная составляющая равна нулю, поскольку в ней активное сопротивление равно нулю. И тогда ток в неразветвлённой части будет равен активной составляющей тока в цепи с индуктивностью (в структуре памяти). Но активное сопротивление в цепи с индуктивностью значительно меньше реактивного индуктивного сопротивления. И ток в параллельных ветвях оказывается во много раз больше тока в неразветвлённом участке цепи контура.

Тем самым можно считать, что при резонансе токов в структуре памяти, а она тождественна параллельному контуру, резко увеличивается БЫСТРОТА МЫШЛЕНИЯ. Если при резонансе напряжения во входных устройствах организма (органы чувствования) происходит многократное усиление слабых электромагнитных сигналов, и мы решаем проблему КТ биологии, то при резонансе токов мы решаем проблему быстрого мышления.

Определим резонансную частоту, т.е. частоту, при которой при заданных параметрах индуктивности, ёмкости и активного сопротивления наступает резонанс токов. На практике чаще всего имеют дело с резонансными контурами, в которых активное сопротивление в параллельной цепи с ёмкостью отсутствует, а в цепи с индуктивностью активное сопротивление r₁ значительно меньше индуктивного сопротивления ωL. В этом случае резонансная частота определяется по той же формуле, что и для резонанса напряжений: ω₀ = 1/ √LC.Читается, как единица, делённая на корень квадратный из произведения индуктивности на величину ёмкости. При резонансе токов токи в параллельных ветвях равны между собой.

Рис.9. Схема резонансного контура без активного сопротивления в цепи с ёмкостью.

Важной особенностью резонанса токов в параллельном колебательном контуре является то, что реактивные составляющие токов параллельных ветвей компенсируют друг друга, а токи в этих ветвях обычно значительно превышают ток в неразветвлённой части (общая цепь сети), то этот электрический резонанс и назван резонансом токов.

Вывод. Токи в параллельных ветвях резонансного контура I₁ и I₂ (смотри рис.6) при резонансе токов порознь во столько раз больше тока I₀ неразветвлённого участка контура, во сколько раз волновое сопротивление контура ρ = √L/C , больше его активного сопротивления r.

Добротность или качество контура Q = ρ/r₁ (рис.9). И тогда добротность контура – это величина, показывающая, во сколько раз ток в резонаторе (резонансный контур) больше тока неразветвлённой части цепи при резонансе токов. I₁/I = I₂/I = Q (рис.6). Качество резонаторов достигает большой величины (1 000 и более), поэтому важно знать условие резонанса токов в параллельном контуре.

В этом одно из важнейших свойства структуры памяти – резонансное узнавание информации и быстрота мышления.

В отличие от резонанса напряжений (в чувствительных системах) при резонансе токов в структуре памяти сумма энергий электрического и магнитного полей контура памяти не является величиной постоянной. Это означает, что имеются такие моменты, когда электрическая или магнитная энергия полей контура расходуются частично или полностью в активном сопротивлении контура памяти.

Имеются и такие промежутки времени, когда источник энергии питания памяти -чувствительная система -пополняет запас энергии, израсходованный электрическим и магнитным полями контура. Однако обмена реактивной энергией между чувствительной системой и магнитной энергией структуры памяти в параллельном контуре не происходит. Последовательный колебательный контур чувствительной системы в общей сложности за один период колебаний доставляет в контур памяти такое количество энергии, которое было израсходовано в активном сопротивлении контура – на нагревание при мышлении и на излучение электромагнитных волн мыслей.

Удивительно то, что работа головного мозга человека, обеспечиваемая ретикулярной формацией продолговатого мозга как источником электрического поля, до деталей в точности тождественна работе технического параллельного колебательного контура при резонансе токов[2].

В реальности каждый человек ощущает это явление каждую ночь в режиме так называемого быстрого (или парадоксального) сна. Нейроны мозга в режиме отдыха тела (при отключении органов ощущения) питаются энергией ретикулярной формации. А в режиме бодрствования органы ощущения напрямую подзаряжают ретикулярную систему, и так повторяется всю жизнь. Мозг не может мыслить без энергии, ретикулярная формация не может сама вырабатывать электрическую энергию, ей нужна система чувствования, способная взаимодействовать с электромагнитной средой, преобразовывая излучения в токи той же частоты, свойственной данному виду живых существ. Поэтому в природе существует главный закон – закон сохранения и развития жизни, осуществляемый через процесс познания законов природы и сохранения этих знаний.

В заключении рассмотрим,как изменяются реактивные токи: I₁ в параллельной ветви с индуктивностью; I₂ в параллельной ветви с ёмкостью; и общий ток I в неразветвлённой цепи колебательного контура в зависимости от частоты вынужденных колебаний ω. Рассмотрим это для реального случая, когда активное сопротивление спиральной структуры памяти мало, а в цепи накопителя энергии оно вообще равно нулю (рис. 10).

Рис. 10. График изменения токов I₁; I₂ в параллельных ветвях колебательного контура и общего тока Iв зависимости от угловой частоты ω.

Ток в параллельной ветви с индуктивностьюI₁ (а это ток элемента памяти) изменяется в зависимости от частоты вынужденных колебаний по гиперболическому закону. При ω = 0 ток в этом участке равен отношению напряжения к малой величине активного сопротивления в индуктивной цепи. А при ω → ∞ ток I₁ стремится к нулю.

Это означает, что ток в структуре памяти I₁ с ростом частоты вынужденных колебаний уменьшается до полного прекращения. Поэтому-то высокочастотные колебания, поступающие из внешней среды, вредны для структуры памяти – она прекращает мыслить. С ростом частоты внешних сигналов память перестаёт реагировать на них, она не различает их изменения, не развивается и полностью от них отключается.

У чувствительных систем с ёмкостными свойствами, наоборот, с ростом частоты вынужденных колебаний внешней среды растут токи I₂ до бесконечности, что гибельно для самих элементов. При малой частоте колебаний внешней волны рецепторы не воспринимают эту волну, они теряют бдительность, не замечая изменений.

Это также говорит о том, что чувствительная система начинает своё развитие с высокочастотных сигналов, постепенно переходя к более низким частотам. Книга жизни читается с начала, а не с конца, путём логического считывания информации с нарастанием её смысла, т.е. с нарастанием длины волны.

Когда в поведении людей отмечается быстрота разговорной речи, следует видеть конец их эволюции.

Как зависит течение токов в параллельном колебательном контуре, особенно в индуктивной его части, при неизменной частоте напряжения, идущего от чувствительной системы, но при этом изменяется величина электрической ёмкости? Другими словами, как реагирует структура памяти на величину электрической ёмкости её источника питания в условиях неизменной сигнальной информации среды? Ход изменения токов представлен на рис. 11.

Рис. 11. График изменения токов в структуре памяти (в виде параллельного колебательного контура) в зависимости от изменения электрической ёмкости от нуля до бесконечности.

Ток в индуктивном элементе памяти I₁ = U /ω₀L

не зависит от величины электрической ёмкости (от размеров источника питания) в параллельно ветви контура при постоянстве действующего напряжения вынужденных колебаний со стороны чувствительной системы.

Ток в ёмкостной цепи I₂ растёт с ростом величины самой ёмкости: I₂ = UωC. При этом структура самой памяти не берёт тока больше, чем это ей надо. Сама природа показывает, что элита от природы даже при нарастании всяческих благ, нарастании жизненной энергии (источников питания) не берёт для себя излишеств, довольствуясь номинальной потребностью. Общая потребительская корзина I (рис.11) сначала падает до оптимального уровня роста источника питания C₀, а потом стремительно нарастает. А разум говорит, что ему не требуется больше того, что необходимо. Потребительский спрос растёт там, где мало ума, нет опыта жизни, чем больше имеют, тем больше хочется иметь.

Мыслит или не мыслит каждая форма вещества? Косвенным доказательством мышления у каждой формы вещества служит наличие частоты собственных незатухающих колебаний,наличие собственного источника энергии питания у каждой структуры памяти. Затраты энергии на мышление компенсируются энергией источника питания. Если есть источник питания, значит,форма вещества мыслит, какой бы малой она ни была!

Непрерывная мысль состоит из дискретных её единиц. Наименьшей формой вещества, обладающей наименьшей порцией мысли, является универсальная форма дейтерия – соединение последовательной колебательной структуры атома водорода и параллельной колеблющейся структуры нейтрона (универсальный элементарный квадруполь). Атомы химических элементов представляют собой отдельные «буквы общей Азбуки»жизни, из них слагаются слоги, слова, предложения, тексты, течёт мысль, воплощаясь в формы материи.

Вывод

Поскольку все формы вещества и излучений имеют одну и ту же электромагнитную природу происхождения, то все они являются колебательными системами. Все внутренние процессы в колебательной системе, состоящей из структуры памяти (индуктивности) и чувствительной оболочки (рецепторы с электрическими свойствами) являются электромагнитными. Поэтому делаем вывод: жизнь имеет электромагнитное происхождение.

Рис. 12. Эквивалентная схема живой вещественной системы.

Последовательный колебательный контур L₁ C₁ — чувствительная система и параллельный колебательный контур L₂ C₂ – образуют единое целое, живую структурную форма вещества.

Два Начала, одно с магнитными свойствами индуктивности, а другое с электрическими свойствами,образуют целостную структуру, готовую к ритму колебательного процесса. Готовую, но ещё не колеблющуюся.

Данная система возбуждается, в полном смысле слова – оживает, с приходом в область её пребывания электромагнитной волны соответствующего диапазона частот. Порция энергии волны вдохнула жизнь в данную форму, и в ней возникает волнообразный процесс перекачки энергии от электрической ёмкости к индуктивной спиральной форме памяти и обратно от индуктивности к ёмкости без участия внешнего поля волны. Началась самостоятельная жизнь данной формы вещества, и этот колебательный процесс может длиться долго.

Но внешняя волна пришла снова, и своим напряжением возбудила чувствительные элементы последовательного колебательного контура, за счёт чего слабое напряжение волны усилилось в сотни тысяч раз. И усиленное напряжение без искажения смысла передаётся в параллельную структуру колебательного контура, где вызывает токи, текущие по замкнутому контуру в режиме незатухающих колебаний. Так напряжение внешней волны преобразовывается в токи структуры памяти, и хранится в неизменном виде незатухающих колебаний. Движение токов формирует магнитное поле той же формы, что и токоведущая система. Так формируется форма мысли за пределами контура токов.

Потери энергии за счёт мышления требуют компенсации от своего источника энергии, которому в свою очередь требуется подзарядка от чувствительной системы, а рецепторам нужно наличие внешнего электромагнитного поля, которое формируется генетическим центром следующего уровня иерархии форм. Так возбуждается жизнь, возникает рост и развитие под внешним управлением до уровня совершенствования, заданного геномом внешней среды.

Назначением каждой формы вещества является поддержание своих внутренних колебаний в заданном диапазоне параметров. Если в среде заметна убыль ЭМИ данного уровня, одиночные родственные элементы объединяются на том же принципе диполей, так формируются системы, способные воспринимать ЭМИ длинных волн и расщеплять их до нужного предела. Начался живой процесс. Так форма материи становится МЕРОЙ информационного содержания во внешнем электромагнитном поле

Контрольные вопросы к уроку №8

1.Почему Жизнь имеет электромагнитное происхождение?

2.В чём проявляется универсальность колебательной системы?

3.В чём разница параллельного и последовательного колебательного контура?

4.Расскажите процесс зарядки и разряда конденсатора.

5.Что такое индуктивность, самоиндукция, индукция?

6.Что препятствует быстрому заряду и разряду источника питания структуры памяти?

7.Как связано существование магнитного поля с динамикой электрических зарядов?

8.Что такое круговая частота и частота собственных незатухающих колебаний? Связь частоты и длины волны излучений через скорость света. Связь частоты колебаний со временем и пространством.

9.Что такое резонанс напряжений, где он возникает, и что он даёт?

10.Почему все чувствительные органы работают в напряжённом режиме?

11.Что служит причиной приёма и обработки электромагнитной информации без искажения во внутрь живой системы?

12.Чем объяснить индивидуальное существование взаимозависимых элементов в системе тел и систем между собой?

13.Что такое резонанс токов и кому он принадлежит?

14.Чем можно объяснить сверхслабые взаимодействия в биологии и медицине?

15.Расскажите суть БЫСТРОГО или парадоксального сна у всех млекопитающих? У кого он может ещё быть?

Нужен ли источник электрической энергии для структуры памяти? Роль белковых молекул для генома – ДНК.

[1] Индуктивность – иначе называется как коэффициент самоиндукции, количественная характеристика связи между силой электрического тока в замкнутом контуре с магнитным потоком через контур, созданным током в контуре.

Магнитная индукция – мера магнитного состояния магнитного поля, величина векторная.

[2] Цыган В.Н., Богославский М.М.,Князькин И.В., Апчел В.Я. Физиология и патология сна. СПб.: ВМА. Специальная литература. 2006. – 160с.

Электромагнитные волны

• Вся шкала электромагнитных волн является свидетельством того, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко — при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства. Все это служит подтверждением закона диалектики (переход количественных изменений в качественные).

история открытия электромагнитных волн

• 1831 – Майкл Фарадей установил, что любое изменение магнитного поля вызывает появление в окружающем пространстве индукционного (вихревого) электрического поля

история открытия электромагнитных волн

• 1864 – Джеймс — Клерк Максвелл высказал гипотезу о существовании электромагнитных волн, способных распространятся в вакууме и диэлектриках. Однажды начавшийся в некоторой точке процесс изменения электромагнитного поля будет непрерывно захватывать новые области пространства. Это и есть электромагнитная волна

история открытия электромагнитных волн

• 1887 — Генрих Герц опубликовал работу «О весьма быстрых электрических колебаниях», где описал свою экспериментальную установку — вибратор и резонатор, — и свои опыты. При электрических колебаниях в вибраторе в пространстве вокруг него возникает вихревое переменное электромагнитное поле, которое регистрируется резонатором

• Длины волн охватывают область от 1 мкм до 50 км Их получают с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов
• Свойства: Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами, проявляют свойства дифракции и интерференции.
• Применение Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Длинные волны

Радиоволны длиной от 1000 до 10000 м называют длинными (частота 300—30 кГц), а радиоволны длиной свыше 10000 м — сверхдлинными (частота менее 30 кГц).

Длинные и особенно сверхдлинные волны мало поглощаются при прохождении в толще суши или моря. Так, волны длиной 20—30 км могут проникать в глубину моря на несколько десятков метров и, следовательно, могут использоваться для связи с погруженными подводными лодками, а также для подземной радиосвязи.

Длинные волны хорошо дифрагируют вокруг сферической поверхности Земли.

Это обусловливает возможность распространения длинных и сверхдлинных волн земной волной на расстояние порядка 3000 км.

Основное преимущество длинных волн — большая устойчивость напряженности электрического поля: сила сигнала на линии связи мало меняется в течение суток и в течение года и не подвержена случайным изменениям. Достаточную для приема напряженность электрического поля можно обеспечить на расстоянии более 20 000 км, но для этого требуются мощные передатчики и громоздкие антенны.

Недостатком длинных волн является невозможность передачи широкой полосы частот, необходимой для трансляции разговорной речи или музыки. В настоящее время длинные и сверхдлинные радиоволны применяются главным образом для телеграфной связи на дальние расстояния, а также для навигации.

Условия распространения сверхдлинных радиоволн исследуют, наблюдая за грозами. Грозовой разряд представляет собой импульс тока, содержащий колебания различных частот—от сотен герц до десятков мегагерц. Основная часть энергии импульса грозового разряда приходится на диапазон колебаний

Средние волны

К средним волнам относятся радиоволны длиной от 100 до 1000 м (частоты 3—0,3 МГц). Средние волны используются главным образом для вещания. Они могут распространяться как земные и как ионосферные волны

Средние волны испытывают значительное поглощение в полупроводящей поверхности Земли, дальность распространения земной волны ограничена расстоянием 500—700 км. На большие расстояния радиоволны распространяются ионосферной волной

В ночное время средние волны распространяются путем отражения от слоя ионосферы, электронная плотность которого оказывается достаточной для этого. В дневные часы на пути распространения волны расположен слой, чрезвычайно сильно поглощающий средние волны. Поэтому при обычных мощностях передатчиков напряженность электрического поля недостаточна для приема, и в дневные часы распространение средних волн происходит практически только земной волной на сравнительно небольшие расстояния (порядка 1000 км).

В диапазоне средних волн более длинные волны испытывают меньшее поглощение, и напряженность электрического поля ионосферной волны больше на более длинных волнах. Поглощение увеличивается в летние месяцы и уменьшается в зимние месяцы. Ионосферные возмущения не влияют на распространение средних волн, так как слой мало нарушается во время ионосферно-магнитных бурь.

Короткие волны

К коротким волнам относятся радиоволны длиной от 100 до 10 м (частоты 3—30 МГц). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно создать направленные антенны. Короткие волны могут распространяться как земные и как ионосферные.

С повышением частоты сильно возрастает поглощение волн в полупроводящей поверхности Земли. Поэтому при обычных мощностях передатчика земные волны коротковолнового диапазона распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров

Ионосферной волной короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров, причем для этого не требуется передатчиков большой мощности. Поэтому в настоящее время короткие волны используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния.

Ультрокороткие волны

Радиоволны длиной менее 10 м (более 30 Мгц). Волны ультракороткие подразделяются на волны метровые (10-1 м), дециметровые (1 м- 10 см), сантиметровые (10-1 см) и миллиметровые (менее 1 см). Основное распространение в радиолокационной технике получили сантиметровые волны. При расчете дальности системы самолетовождения и бомбометания на ультракороткие волны предполагается, что последние распространяются по закону прямой (оптической) видимости, не отражаясь от ионизированных слоев. Системы на ультракоротких волнах более помехоустойчивы к искусственным радиопомехам, чем системы на средних и длинных волнах.

Ультракороткие волны по своим свойствам наиболее близки к световым лучам. Они в основном распространяются прямолинейно и сильно поглощаются землей, растительным миром, различными сооружениями, предметами. Поэтому уверенный прием сигналов ультракоротковолновых станций поверхностной волной возможен главным образом тогда, когда между антеннами передатчика и приемника можно мысленно провести прямую линию, не встречающую по всей длине каких-либо препятствий в виде гор, возвышенностей, лесов. Ионосфера же для ультракоротких волн подобно стеклу для света — «прозрачна». Ультракороткие волны почти беспрепятственно проходят через нее. Поэтому-то этот диапазон волн используют для связи с искусственными спутниками Земли, космическими кораблями и между ними.

Но наземная дальность действия даже мощной ультракоротковолновой станции не превышает, как правило, 100-200 км. Лишь путь наиболее длинных волн этого диапазона (8-9 м) несколько искривляется нижним слоем ионосферы, который как бы пригибает их к земле. Благодаря этому расстояние, на котором возможен прием ультракоротковолнового передатчика, может быть большим. Иногда, однако, передачи ультракоротковолновых станций слышны на расстояниях в сотни и тысячи километров от них.

Излучается атомами и молекулами вещества.

Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре.

Человек тоже излучает электромагнитные волны

Свойства: проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег.

Производит химическое действие на фотопластинки.

Поглощаясь веществом, нагревает его.

Вызывает внутренний фотоэффект у германия. Невидимо.

Способно к явлениям интерференции и дифракции.

Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.

Применение: получают изображения предметов в темноте, приборах ночного видения (ночные бинокли), тумане. Используют в криминалистике, в физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов

• Инфракрасное излучение возникает при электронных переходах с одного энергетического уровня на другой в атомах и молекулах. При этом диапазон инфракрасного излучения частично перекрывается радиоволнами. Границы между ними весьма условны и определяются способом получения волн.Инфракрасное излучение впервые обнаружил в 1800 году У. Гершель. Он же установил, что инфракрасное излучение подчиняется законам отражения и преломления.Для регистрации инфракрасного излучения, близкого к видимому, используют фотографический метод. В других диапазонах применяют термопары и болометры.

Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до фиолетового).

Диапазон длин волн занимает небольшой интервал приблизительно от 390 до750 нм.

Свойства: отражается, преломляется,

воздействует на глаз,

способен к явлениям дисперсии, интерференции, дифракции, т.е. ко всем явлениям, характерным для электромагнитных волн

Первые теории о природе света — корпускулярная и волновая — появились в середине 17 века. Согласно корпускулярной теории (или теории истечения) свет представляет собой поток частиц ( корпускул ), которые испускаются источником света. Эти частицы движутся в пространстве и взаимодействуют с веществом по законам механики. Эта теория хорошо объясняла законы прямолинейного распространения света, его отражения и преломления. Основоположником данной теории является Ньютон .

Согласно волновой теории свет представляет собой упругие продольные волны в особой среде, заполняющей все пространство — светоносном эфире. Распространение этих волн описывается принципом Гюйгенса .

Каждая точка эфира, до которой дошел волновой процесс, является источником элементарных вторичных сферических волн, огибающая которых образует новый фронт колебаний эфира.

Гипотеза о волновой природе света высказана Гуком, а развитие она получила в работах Гюйгенса, Френеля, Юнга.

Понятие упругого эфира привело к неразрешимым противоречиям. Например, явление поляризации света показало. что световые волны поперечны. Упругие поперечные волны могут распространяться только в твердых телах, где имеет место деформация сдвига. Поэтому эфир должен быть твердой средой, но в то же время не препятствовать движению космических объектов. Экзотичность свойств упругого эфира являлась существенным недостатком первоначальной волновой теории.

Противоречия волновой теории были разрешены в 1865 году Максвеллом, который пришел к выводу, что свет — электромагнитная волна . Одним из аргументов в пользу данного утверждения является совпадение скорости электромагнитных волн, теоретически вычисленных Максвеллом, со скоростью света, определенной экспериментально (в опытах Рёмера и Фуко).

Согласно современным представлениям, свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу . В одних явлениях свет обнаруживает свойства волн, а в других — свойства частиц. Волновые и квантовые свойства дополняют друг друга.

В настоящее время установлено, что корпускулярно — волновая двойственность свойств присуща также любой элементарной частице вещества. Например, обнаружена дифракция электронов, нейтронов.

Корпускулярно-волновой дуализм является проявлением двух форм существования материи — вещества и поля.

Источники: Газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы).

Излучается всеми твердыми телами, у которых температура больше 1000°С, а также светящимися парами ртути.

Свойства: Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка), невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза

Применение: В медицине, в промышленности

Ультрафиолетовое излучение, как и инфракрасное, возникает при электронных переходах с одного энергетического уровня на другой в атомах и молекулах. Ультрафиолетовый диапазон перекрывается рентгеновским излучением.

В 1801 году И. Риттер и У. Воластон открыли ультрафиолетовое излучение. Оказалось, что оно действует на хлорид серебра. поэтому УФ излучение исследуют фотографическим методом, а также с помощью люминесценции и фотоэффекта.

Трудности в исследовании УФ излучений связаны с ем, что они сильно поглощаются различными веществами. в том числе и стеклом. Поэтому в установках для исследования УФ используют не обычное стекло, а кварц или специальные искусственные кристаллы.

УФ излучение с длиной волны до 150 — 200 нм заметно поглощается воздухом и другими газами, поэтому для его исследования используют вакуумспектрографы.

Излучаются при большом ускорении электронов, например их торможение в металлах.

Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной трубке (р =3 атм) ускоряются электрическим полем при высоком напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой длиной (от 100 до 0,01 нм).

Свойства: Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь.

Применение: В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных швов).

В 1895 году В. Рентген обнаружил излучение с длиной волны. меньшей, чем УФ.

Это излучение возникало при бомбардировке анода потоком электронов, испускаемых катодом. Энергия электронов должна быть очень большой — порядка нескольких десятков тысяч электрон-вольт. Косой срез анода обеспечил выход лучей из трубки. Рентген также исследовал свойства «Х-лучей». Определил, что оно сильно поглощается плотными веществами — свинцом и другими тяжелыми металлами.

Им же было установлено, что рентгеновское излучение поглощается по-разному. излучение которое сильно поглощается, было названо мягким, мало поглощаемое — жестким.

В дальнейшем было выяснено, что мягкому излучению соответствуют более длинные волны, жесткому — более короткие.

В 1901 году Рентген первым из физиков получил Нобелевскую премию.

• Длина волны менее 0,01 нм.
• Самое высокоэнергетическое излучение.
• Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие
• Применение

В медицине,производстве (гамма-дефектоскопия).

• Атомы и атомные ядра могут находиться в возбужденном состоянии менее 1 нс. За более короткое время они освобождаются от избытка энергии путем испускания фотонов — квантов электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными атомными ядрами, называется гамма-излучением.
• Гамма-излучение представляет собой поперечные электромагнитные волны.
• Гамма-излучение — самое коротковолновое излучение. Длина волны меньше 0,1 нм. Это излучение связано с ядерными процессами, явлениями радиоактивного распада, происходящими с некоторыми веществами как на Земле, так и в космосе.
• Атмосфера Земли пропускает только часть всего электромагнитного излучения, поступающего из космоса. Например почти все гамма-излучение поглощается земной атмосферой. Это обеспечивает возможность существования всего живого на Земле.
• Гамма-излучение взаимодействует с электронными оболочками атомов. передавая часть своей энергии электронам. Путь пробега гамма-квантов в воздухе исчисляется сотнями метров, в твердом веществе — десятками сантиметров и даже метрами. Проникающая способность гамма-излучения увеличивается с ростом энергии волны и уменьшением плотности вещества.

-75%