11) Изобретение радио а. С. Поповым. Принципы радиосвязи: радиотелефонная связь, модуляция, детектирование. Амплитудная модуляция. Детектирование. Простейший радиоприемник.

Ответ: Попов Александр Степанович (1859-1906) - руский физик,построил первый в мире радиоприемник, применение в его схеме чувствительного элемента- Когерер.

В качестве детали, непосредственно «чувствующей» электромагнитные волны, А. С. Попов применил когерер. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, в результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С.Попова от 100 000 до 1000 500 Ом, т. е. в 100—200 раз).

Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок. Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние. С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны. Схема приемника А. С. Попова приведена на рисунке 71, который был взят из его статьи в «Журнале Русского физико-химического общества».

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.

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.

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.

Амплитудная модуляция высокочастотных колебаний достигается специальным воздействием на генератор высокочастотных незатухающих колебаний. В частности, модуляцию можно осуществить, изменяя на колебательном контуре напряжение, создаваемое источником. Чем больше напряжение на контуре генератора, тем больше энергии поступает за период от источника в контур. Это приводит к увеличению амплитуды колебаний в контуре. В результате амплитуда колебаний в колебательном контуре генератора будет изменяться в такт с изменениями напряжения на транзисторе. Это и означает, что высокочастотные колебания модулируются по амплитуде низкочастотным сигналом.

В приемнике необходимо сначала из высокочастотных модулированных колебаний выделить сигнал звуковой частоты, т. е. провести детектирование. Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью — детектор. Таким элементом может быть полупроводниковый диод.

Простейший радиоприемник состоит из колебательного контура, связанного с антенной, и подключенной к нему цепи, состоящей из детектора, конденсатора и телефона. В колебательном контуре радиоволной возбуждаются модулированные колебания. Катушки телефонов выполняют роль нагрузки. Через них идет ток звуковой частоты. Небольшие пульсации высокой частоты не сказываются заметно на колебаниях мембраны и не воспринимаются на слух.

12) Свойства э/м волн (5 свойств). Распространение радиоволн. Радиолокация. Телевидение. Развитие средств связи

Ответ: Электромагнитные волны обладают следующими свойствами. Они поглощаются, отражаются, испытывают преломление, поляризуются. Последнее свойство свидетельствует о поперечности этих волн.

Распространеие радиоволн. Ионизация воздуха верхних слоев атмосферы вызывается электромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излучаемых им. Проводящая электрический ток ионосфера отражает радиоволны с длиной волны λ> 10 м как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года.

13) Развитие взглядов на природу света: два способа передачи воздействий, корпускулярная и волновая теория света, геометрическая и волновая оптика. Астрономический и лабораторные методы измерения скорости света.

Ответ: Два способа передачи воздействия. например от источника света, а свет распространятся во всем стороны. Вообще же действие тела на другое осуществляется двумя различными способами: либо по средством переноса вещества от источника к приемнику, либо же по средством изменения состояния среды между телами (без переноса вещества). Пример, можно заставит колокольчик звенеть бросив мяч (перенос вещества (рис 91 а)) или привязать шнур по веревке распространяется волна т.е. происходит изменение состояния (формы) веревки (рис 91 б), таким образом передача действия от одного тела к другому может происходить посредством волн.

В соответствии с двумя способами передачи действия возникли 2 теории одна Ньютона, другая Гейгенса.

Ньютон придерживался так называемой корпускулярной теории света, согласно которой свет- поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества).

Гейгенс: свет это волны, распространяющиеся в особой, гипнотической среде- эфире, заполняющем все пространство и проникающем внутрь всех тел.

В опыте Физо при расстоянии, равном 8,6 км, для скорости света было получено значение 313 000 км/с.

14) Принцип Гюйгенса. Закон отражения света. Наблюдение преломления света. Закон преломления света. Показатель преломления. Ход лучей в треугольной призме. Полное отражение.

Ответ: Согласно принципу Гюйгенса каждая точка среды, до которой дошло возмущение сама, становится источником вторичных волн.

Закон отражения. С помощью принципа Гюйгенса можно вывести закон, которому подчиняются волны при отражении от границы раздела сред.

Угол между падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности в точке падения называют углом падения

Угол между перпендикуляром к отражающей поверхности и отраженным лучом называют углом отражения.

Законы: 1)Угол отражения равен углу падения.

2) Падающий луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

Наблюдение преломления света. На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, го свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света.

Рис 97, угол называется углом падения, а угол углом преломления.

Закон преломления света. Падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения лежат в одной плоскости.

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянный для двух сред. где n - постоянная величина, не зависящая от угла падения

Показатель преломления. Постоянная величина, входящая в закон преломления света, называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой.

Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем этой среды.

Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

Ход лучей в треугольной призме.

На рисунке 100 изображено сечение стеклянной призмы плоскостью, перпендикулярной ее боковым ребрам. Луч в призме отклоняется к основанию, преломляясь на гранях АО и ОВ. Угол между этими гранями называют преломляющим углом призмы. Углом отклонение луча зависит от преломляющего угла призмы .

Закон преломления света позволяет объяснить интересное и практически важное явление- полное отражение света.

Наибольшему возможному углу преломления соответствует ( - предельный угол полного отражения). Если , при падении света на границу двух сред световой луч частично преломляется, а частично отражается от нее. При преломление света невозможно. Значит, луч должен полностью отразится. Это явление и называется полным отражением света. полное отражение используется в волоконной оптике.

15) Виды линз. Тонкая линза: определение, оптический центр, главная оптическая ось, побочная оптическая ось. Изображение в линзе. Собирающая и рассеивающая линзы. Фокус, фокусное расстояние, оптическая сила линзы. Построение изображения в линзе. Формула тонкой линзы.

Ответ: Прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями, называют линзой.

Виды линз. Линза может быть ограничена двумя выпуклыми сферическими поверхностями (двояковыпуклая линза — рис. а), выпуклой сферической поверхностью и плоскостью (плосковыпуклая линза — рис б), выпуклой и вогнутой сферическими поверхностями (вогнуто-выпуклая линза — рис. в). Эти линзы посредине толще, чем у краев, и все они называются выпуклыми.

Линзы, которые посредине тоньше, чем у краев, называются вогнутыми. Па рисунке изображены три вида вогнутых линз: двояковогнутая — а, плосковогнутая — б и выпукло-вогнутая — в.

Тонкая линза. Мы рассмотрим наиболее простой случай, когда толщина линзы I = АВ пренебрежимо мала по сравнению с радиусами R1 и R2 сферических поверхностей линзы и расстоянием предмета от линзы. Такую линзу называют тонкой линзой.

Точки А и В — вершины сферических сегментов — расположены в тонкой линзе столь близко друг от друга, что их можно принять за одну точку, которую называют оптическим центром линзы и обозначают буквой О

Лучи или их продолжения будут пересекаться практически в одной точке, если они образуют малые углы с главной оптической осью.

Главная оптическая ось тонкой линзы проходит через оптический центр. Любую другую прямую, проходящую через оптический центр, называют побочной оптической осью

Изображение в линзе. Подобно плоскому зеркалу, линза создает изображения источников света. Это означает, что свет, исходящий из какой-либо точки предмета (источника), после преломления в линзе снова собирается в одну точку (изображение) независимо от того, через какую часть линзы прошли лучи. Выпуклые линзы являются собирающими.

Если сместить источник дальше от фокуса линзы, лучи за линзой становятся сходящимися и дают действительное изображение (рис а). Когда же источник находится ближе фокуса, преломленные лучи расходятся и изображение получается мнимым (рис б).

Рассеивающая линза. Вогнутые линзы, находящиеся в оптически менее плотной среде (по сравнению с материалом линзы), являются рассеивающими

Выпуклые линзы являются собирающими.

Точка, в которой пересекаются после преломления в собирающей линзе лучи, падающие на нее параллельно главной оптической оси, называется главным фокусом линзы.

У линзы два главных фокуса. В однородной среде они располагаются по обе стороны линзы на одинаковых расстояниях от нее. Эти расстояния называются фокусным расстоянием линзы. Его обозначают буквой F.

Оптическая сила линзы. Величину, обратную фокусному расстоянию, называют оптической силой линзы. Ее обозначают буквой D:

D > 0, если линза собирающая, D < 0, если линза рассеивающая. Чем ближе к линзе ее фокусы, тем сильнее линза преломляет лучи, собирая или рассеивая их, и тем больпхе оптическая сила линзы. Оптическую силу D линз выражают в диоптриях (дптр). Оптической силой в 1 дптр обладает линза с фокусным расстоянием 1 м. Основной характеристикой линзы является ее оптическая сила.

Построение изображения. Для построения изображения точки можно использовать любые два из трех «удобных» лучей, ход которых через линзу известен:

1) луч, проходящий через оптический центр;

2) луч, падающий на линзу параллельно главной оптической оси;

3) луч, проходящий через фокус.

Изображение предмета в этом случае будет действительным, перевернутым, увеличенным. Для построения изображения можно использовать два из трех «удобных» лучей.

Формула тонкой линзы. формула, связывающую три величины: расстояние d от предмета до линзы, расстояние f от изображения до линзы и фокусное расстояние F.

и эти две формулы принято называть формулами тонкой линзы.

16) Дисперсия света. Сложение спектральных цветов. Цвета тел. Черное тело.

Ответ: Дисперсия света. Дисперсией называется зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длинный волны). От латинского слова dispersio — рассеяние

17)Интерференция механических волн: сложение волн, интерференция, условие максимумов, условие минимумов, когерентные волны, распределение энергии при интерференции.

ответ: Сложение волн. Очень часто в среде одновременно распространяется несколько различных волн. Проще всего проследить за наложением механических волн, наблюдая волны на поверхности воды. Если мы бросим в воду два камня, образовав тем самым две круговые волны, то можно будет заметить, что каждая волна проходит сквозь другую и ведет себя в дальнейшем так, как будто другой волны совсем не существовало.

Интерференция. От латинского слова cohaereus — взаимосвязанный. Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное но времени распределение амплитуд результирующих колебаний частиц среды.

Условие максимумов. Амплитуда колебаний частиц среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн: где k= 0,1,2,3,….

Условие минимумов. Амплитуда колебаний частиц среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн: где k= 0,1,2,3,….

Когерентные волны. Источники, соответствующие этим двум условиям, называются когерентными.

Распределение энергии при интерференции. Наличие минимума в данной точке интерференционной картины означает, что энергия сюда не поступает совсем. Вследствие интерференции происходит пepepaспредилениe энергии в пространстве. Она не распределяется равномерно по всем частицам среды, а концентрируется в максимумах за счет того, что в минимумы не поступает вовсе.