ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Електромагнітні хвилі дуже різноманітні тому, що їх властивості залежать від довжини хвилі. Герц в своїх дослідах отримав хвилі довжиною від 60 см до 6 м. У подальших дослідах інші фізики отримали і досліджували електромагнітні хвилі довжиною хвилі всього кілька міліметрів. Всі перераховані хвилі відносяться до діапазону радіохвиль.
Ø Радіохвилі - електромагнітні хвилі довжиною від 100 км (3 кГц) до 0,1 мм (3 ТГц).
Згідно з Міжнародною угодою весь спектр радіохвиль, що застосовуються в радіозв'язку, розбитий на діапазони: довгі хвилі, середні хвилі, короткі хвилі ультракороткі хвилі.
Під час використання електромагнітних хвиль для радіозв'язку як джерело, так і приймач радіохвиль найчастіше розташовуються поблизу земної поверхні. Форма і фізичні властивості земної поверхні, а також стан атмосфери сильно впливають на поширення радіохвиль.
Відповідно до сучасної теорії хвилі поширюються різними шляхами. Один шлях лежить уздовж поверхні Землі, поширюється так звана поверхнева (земна) хвиля. Вона порівняно швидко згасає через поглинання енергії всіма провідниками, які зустрічаються на її шляху.
Форма Землі обмежує дальність прийому поверхневих хвиль. Якби вони поширювалися строго прямолінійно, то радіозв'язок був би можливий тільки на відстані прямої видимості. Але оскільки в залежності від висоти електричні і магнітні параметри атмосфери змінюються, поверхнева хвиля заломлюється, відхиляючись до Землі, її траєкторія викривляється і дальність прийому збільшується.
Перешкоди на поверхні Землі відображають радіохвилі. За перешкодами може утворюватися радіо-тінь, куди хвиля не потрапляє. Але якщо довжина хвилі досить велика, то хвиля огинає перешкоду і радіо-тінь не утворюється. Потужні радіостанції, що працюють на довгих хвилях, забезпечують зв'язок на кілька тисяч кілометрів. На середніх хвилях зв'язок можлива в зоні до декількох сотень кілометрів, на коротких хвилях - тільки в зоні прямої видимості.
Просторові хвилі поширюються від антени шляхом, що лежить під більшим чи меншим кутом до поверхні Землі. На висоті близько 100-300 км хвилі стикаються з шаром повітря, іонізованого електромагнітним випромінюванням Сонця і потоком заряджених частинок, що випромінюються світилом. Цей шар називають іоносферою.
Іоносфера, який проводить електричний струм, відбиває радіохвилі довжиною хвилі, що перевищує 10 м, як звичайна металева пластина. Але здатність іоносфери відображати і поглинати радіохвилі істотно міняється залежно від часу доби і пори року.
Хвилі після відображення в іоносфері знову потрапляють на Землю. Однак все залежить від кута, під яким хвилі входять в іоносферу. Якщо він перевищує деяку величину, хвилі проникають в іоносферу, проходять крізь неї і потім вільно поширюються в космічному просторі. І навпаки, якщо кут менше деякої граничної величини, хвиля під тим же кутом відбивається до Землі. Чим менше довжина хвилі, тим глибше хвиля проникає в іоносферу, а значить, відбивається з більшої висоти. Короткі хвилі поширюються на великі відстані тільки за рахунок багаторазових відображень від іоносфери і поверхні Землі. Саме за допомогою коротких хвиль можна здійснити радіозв'язок на будь-яких відстанях на Землі.
Особливості хвиль УКВ-діапазону (випромінювання вузьким пучком; поширення в зоні прямої видимості; незначна дальність поширення поблизу поверхні землі) забезпечили їх використання в стільникового зв'язку.
Стільниковий зв'язок - один з видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа.
Ключова особливість полягає в тому, що загальна зона покриття ділиться на осередки (стільники), що визначаються зонами покриття окремих базових станцій (БС). Стільники частково перекриваються і разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї БС являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд сот з шестикутними осередками (стільниками).
Мережа становлять рознесені в просторі приймачі, що працюють в тому ж частотному діапазоні, і комутувальне обладнання, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухливих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного приймача в зону дії іншого.
Питання до учнів ЗА ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ВИКЛАДЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Чому радіохвилі можуть огинати Землю?
2. Чому утруднений зв'язок на коротких хвилях в гірській місцевості?
3. Який вплив робить іоносфера Землі на поширення радіохвиль?
Закріплення ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Що потрібно для переходу до прийому більш коротких хвиль: зближувати або розсовувати пластини плоского конденсатора, включеного в коливальний контур?
2. Чи є істотним відмінності між умовами поширення радіохвиль на Місяці і Землі?
3. Радіохвилі якого діапазону можуть бути прийняті без ретрансляції на протилежному боці Землі?
1. При якій частоти коливань радіопередавач випромінює електромагнітні хвилі довжиною 49 м? До яких хвиль (довгих, середніх або коротких) належать ці хвилі?
2. Період коливань в коливальному контурі, що випромінює радіохвилі з довжиною хвилі 300 м?
3. Чому дорівнює довжина хвилі, надісланій радіостанцією, яка працює на частоті 1400 кГц?
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЬ на уроці
• Радіохвилі - електромагнітні хвилі довжиною від 100 км (3 кГц) до 0,1 мм (3 ТГц).
• Відповідно до сучасної теорії хвилі поширюються різними шляхами: поверхнева хвиля; просторова хвиля.
• Стільниковий зв'язок - один з видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа.
1. Подр-1: § 36 (п. 1, 2, 3, 4, 5); підр-2: § 18 (п. 1).
Рів1 № 12.4; 12.5; 12.8; 12.9.
Рів2 № 12.16; 12.20; 12.21; 12.38.
Рів3 № 12.53, 12.54; 12.55; 12.56.