Рентгеновское излучение и жёсткое (гамма-излучение)

Тео­рию элек­тро­маг­нит­ной волны и элек­тро­маг­нит­но­го поля впер­вые со­здал ан­глий­ский уче­ный Макс­велл. Он по­ка­зал, что элек­три­че­ские и маг­нит­ные поля су­ще­ству­ют вме­сте. Но, ока­зы­ва­ет­ся, они могут су­ще­ство­вать со­вер­шен­но изо­ли­ро­ван­но от ка­ко­го-ли­бо ве­ще­ства. Вспом­ни­те, зву­ко­вые волны могут быть толь­ко там, где есть среда. Во­об­ще, ме­ха­ни­че­ские волны могут су­ще­ство­вать толь­ко там, где есть ве­ще­ство, т.е. ко­ле­ба­ния, ко­то­рые про­ис­хо­дят с ча­сти­ца­ми, могут пе­ре­да­вать­ся там, где есть ча­сти­цы, спо­соб­ные пе­ре­да­вать это воз­му­ще­ние. Что ка­са­ет­ся элек­тро­маг­нит­но­го поля, то оно может су­ще­ство­вать даже там, где этого ве­ще­ства нет, где нет ни­ка­ких ча­стиц.

Пер­вым че­ло­ве­ком, ко­то­ро­му уда­лось про­из­ве­сти из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ной волны и прием элек­тро­маг­нит­ной волны, был немец­кий уче­ный Г. Герц. Ему пер­во­му уда­лось со­здать такую уста­нов­ку по из­лу­че­нию и при­е­му элек­тро­маг­нит­ной волны. Какие же прин­ци­пы ле­жа­ли в ос­но­ве его экс­пе­ри­мен­та?

Для из­лу­че­ния элек­тро­маг­нит­ной волны тре­бу­ет­ся до­ста­точ­но быст­ро и уско­рен­но дви­жу­щий­ся элек­три­че­ский заряд. Г. Герц в своих опы­тах уста­но­вил: чтобы по­лу­чить до­воль­но ощу­ти­мую элек­тро­маг­нит­ную волну, дви­жу­щий­ся элек­три­че­ский заряд дол­жен осу­ществ­лять ко­ле­ба­ния с вы­со­кой ча­сто­той, по­ряд­ка несколь­ких де­сят­ков тысяч герц. Если такое ко­ле­ба­ние про­ис­хо­дит, то во­круг этого за­ря­да будет фор­ми­ро­вать­ся пе­ре­мен­ное элек­тро­маг­нит­ное поле и рас­про­стра­нять­ся во все сто­ро­ны. Это и будет элек­тро­маг­нит­ная волна.

Кроме того, элек­тро­маг­нит­ная волна об­ла­да­ет опре­де­лен­ны­ми свой­ства­ми. Эти свой­ства как раз и были ука­за­ны в ра­бо­те Макс­вел­ла. Во-пер­вых, элек­тро­маг­нит­ная волна рас­про­стра­ня­ет­ся со ско­ро­стью, ко­то­рую мы при­вык­ли на­зы­вать ско­рость света. Эта ско­рость со­став­ля­ет 300000 км/с.

Если есть ис­точ­ник элек­тро­маг­нит­ных волн , то во­круг него фор­ми­ру­ет­ся элек­тро­маг­нит­ное поле , то, по Макс­вел­лу, во­круг пе­ре­мен­но­го маг­нит­но­го поля об­ра­зу­ет­ся вих­ре­вое элек­три­че­ское.

Ха­рак­те­ри­сти­кой элек­три­че­ско­го поля яв­ля­ет­ся на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля. Она обо­зна­ча­ет­ся бук­вой , это тоже век­тор­ная ве­ли­чи­на, а еди­ни­цей из­ме­ре­ния на­пря­жен­но­сти яв­ля­ет­ся -[ ].

С дру­гой сто­ро­ны, если мы рас­смот­рим из­ме­ня­ю­ще­е­ся, вих­ре­вое элек­три­че­ское поле, то во­круг этого поля фор­ми­ру­ет­ся вих­ре­вое маг­нит­ное с ха­рак­те­ри­сти­кой маг­нит­ной ин­дук­ци­ей .

Вы ви­ди­те, что линии маг­нит­ной ин­дук­ции и линии си­ло­вые элек­три­че­ско­го поля вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ны. Это вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ное рас­по­ло­же­ние ха­рак­те­ри­стик маг­нит­но­го и элек­три­че­ско­го полей; на­пря­жен­но­сти и ин­дук­ции маг­нит­но­го поля го­во­рит нам о том, что элек­тро­маг­нит­ная волна яв­ля­ет­ся по­пе­реч­ной

Принцип радиосвязи

Радиосвязь - это разновидность беспроводной связи, у которой в качестве сигнала используются, распространяемые в пространстве, радиоволны.

Принцип радиосвязи основан на передачи сигнала от передающего устройства, содержащего передатчик и передающую антенну, путем перемещения радиоволн в открытом пространстве, приемному устройству, содержащему приемную антенну и радиоприемник. Гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в антенну, с помощью которой в окружающем пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Свободно перемещаясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый радиосигнал поступает в электронный усилитель, демодулируется, далее выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. После этого, дополнительно усиленный сигнал, преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, аналогичное исходному. В местах приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать качественному воспроизведению сообщений, называемые помехами радиоприёму. Влияние на качество радиосвязи могут оказывать изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости. В последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Принципы радиосвязи далеко не новы. За это время радиосредства прошли путь от первых передатчиков сигналов азбуки Морзе до систем спутниковой связ

Радиотелефонная связь. При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы. Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью электромагнитных волн.

Однако в действительности такой способ передачи неосуществим. Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.

Модуляция. Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе.

Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты. Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют амплитудной модуляцией.

Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит. Без модуляции нет ни телеграфной, ни телефонной, ни телевизионной передачи.

Модуляция — медленный процесс. Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.

Детектирование. В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания. Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием.

Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук

Основные блоки радиосвязи

В системах связи вводят более общее, чем линия связи, понятие канал (радиоканал). Под каналом связи в системе понимают определенным образом выделенную часть технических средств. Например, каналом связи может быть названа некоторая последовательность функциональных блоков системы, в частности, линия связи. Часть системы связи, с выхода которой сигналы поступают на вход канала, является источником сигнала для данного канала.

По логике функционирования системы связи на любом этапе преобразования сообщений в сигналы и обратно необходимо стремиться к тому, чтобы обеспечивалось взаимно-однозначное соответствие сообщений и отображающих их сигналов. Однако даже при точном выполнении указанного требования при конструировании любой системы связи следует учитывать наличие посторонних мешающих воздействий, сигналов, называемых помехами связи. В большей или меньшей степени помехи могут возникать на любом этапе преобразования и передачи сигналов. Как правило, наибольшее влияние посторонние мешающие воздействия оказывают на полезные сигналы в процессе распространения по радиолинии. Поэтому при изображении структурных схем систем связи место воздействия помех условно локализуют именно в этом блоке схемы, как показано на рис. 2. Наличие помеховых сигналов непредсказуемой интенсивности и формы нарушает требование взаимно-однозначного соответствия сигналов в системе

Рисунок 2. Обобщенная структурная схема системы радиосвязи

связи. В целях обеспечения наибольшего соответствия принятых сообщений переданным в процессе разработки и конструирования системы возникает необходимость выбора целесообразной формы полезных сигналов, устройств модуляции и демодуляции, правил кодирования и декодирования, выбора структуры приемного устройства и т. д.

В отсутствие помех в системе структура приемного устройства определяется однозначно. Если представить совокупность операций кодирования и модуляции в передающем устройстве символом V (см. рис. 2), так что s = V(a), то для получения «оценки» первичного сигнала на выходе системы связи необходимо лишь осуществить обратную операцию: W=V−1 . Можно полагать, что в случае воздействия помехового или шумового сигнала «слабой» по отношению к ожидаемому сигналу интенсивности, отличие оценки первичного сигнала в системе от его истинного значения будет незначительным. В свою очередь, преобразование практически неискаженного первичного сигнала в элементы сообщения, соответствующие состояниям источника, является технически решаемой задачей и принципиальных затруднений не вызывает (воспроизведение речевого сигнала осуществляется динамическим громкоговорителем, воспроизведение телевизионного изображения обеспечивает кинескоп и т. д.).

При приеме сигналов, искаженных помехами, структура приемного устройства в целом, блоков демодуляции и декодирования принятого сигнала, в частности, могут быть различными в зависимости от статистических характеристик интенсивных помех, их физических свойств и имеющихся у получателя сообщений предварительных сведений о вероятностных характеристиках ожидаемых и принимаемых сигналов.