Reja: Elektromagnit nurlanishlar spektri

Mustaqil ish

Mavzu: Elektromagnit nurlanish modulyasiyasi turlari.

Toshkent – 2023
Reja:

1. 
   Elektromagnit nurlanishlar spektri
   
2. 
   Mikroto‘lqinlar
   
3. 
   Elektromagnit toʻlqin turlari
   

Maksvell qonunlarining kashf qilinishidan keyin, ushbu qonunlar o‘sha zamonda hali fanga ma'lum bo‘lmagan tabiat hodisasi - elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligiga ishora berayotgani ma'lum bo‘ldi. Bunday to‘lqinlar o‘zaro bog‘liq elektr va magnit maydonlarining fazoda yorug‘lik tezligida tarqaluvchi tebranishlarini o‘zida namoyon qiladi. Ushbu mulohazalarni va o‘zi kashf qilgan qonunlardan kelib chiqadigan boshqa muhim xulosalarni Jeyms Klark Maksvell tenglamalar sistemasi ko‘rinishida ilmiy jamoatchilik e'tiboriga havola qilgan. Ushbu tenglamalarga ko‘ra, elektromagnit to‘lqinlarning vakuumdagi tarqalish tezligi shunchalik muhim va fundamental qiymat bo‘lib chiqdiki, uning butun olam uchun universial konstanta ekanligi vajidan, fizikagi boshqa tezliklarni ifodalash uchun qo‘llaniluvchi v belgisi o‘rniga, ushbu tezlik uchun (ya'ni, elektromagnit to‘lqinlarning tarqalish tezligi uchun) alohida bir belgi - c qo‘llanilishi kerakligiga qaror qilindi.

Ushbu kasfiyotdan keyin, Maksvell darhol shuni tushundiki, biz ko‘zlarimiz bilan koradigan oddiy yorug‘lik nurlari, ya'ni, ko‘rinuvchi yorug‘lik, tabiatda mavjud rang-barang elektromagnit to‘lqinlar xilma-xilligining atiga kichik bir qismi xolos ekan. Bu vaqtda ko‘zga ko‘rinadigan nurlar spektridagi yorug‘lik to‘lqinlarining to‘lqin uzunliklari allaqachon fanga ma'lum bo‘lib, ya'ni, binafsharang spektridan boshlab (400 nm) spektrning qizil qismi (800 nm) gacha bo‘lgan uzunlikka ega elektromagnit to‘lqinlarni odamzot bevosita, o‘z ko‘zi bilan tabiiy ravishda kuzatib kelayotgan edi. (nm - nanometr, ya'ni, 10−9 metr uzunlik).

Kamalakdagi barcha ranglar uchun, mazkur torgina chegara doirasidagi (400-800 nm) turli xil to‘lqin uzunliklari muvofiq keladi. Biroq, Maksvell tenglamalarida elektromagnit to‘lqinlarining uzunliklari bunday muayyan aniq chegara bilan chegaralanishiga tasdiq yoki ishora beruvchi biror ber cheklov mavjud emas edi. Ya'ni, elektromagnit to‘lqinlarning uzunligi uchun chek-chegaraning o‘zi yo‘q ekan. Olimning xulosalari va uning zamondoshlarining ilmiy munozaralaridan shu narsa ma'lum bo‘ldiki, odam ko‘zi faqatgina juda kichik chegaradagi elektromagnit nurlanishlarnigina farqlay olarkan xolos. Musiqiy savodxonlik yuksak darajada bo‘lgan o‘sha zamonlarda, Maksvell xulosasiga ko‘ra aniqlangan odamzot ko‘zining bunday noqisligini quyidagicha qiyosiy o‘xshatish bilan tavsiflashdi: odamzotning ko‘zi - simfonik orkestrda kuy ijro etayotgan turli tuman musiqa asboblari ichidan faqat skripkachining kuyini ilg‘aydigan kishiga o‘xshaydi, tasavvur qiling, bunday odam orkestrdagi boshqa o‘nlab asboblar - nay, baraban, kontrabas, pianino va boshqalarni esa mutlaqo eshitmaydi; qulog‘i faqatgina skripkaning tovishini eshitadi xolos; vaholanki orkestr katta va keng...

Maksvellning tabiatda yana turli tuman elektromagnit to‘lqinlari mavjudligi haqidagi ilmiy taxminlaridan ko‘p o‘tmay, uning haq ekanligini isbotlovchi qator kashfiyotlar seriyasi boshlanib ketdi. Eng birinchi bo‘lib - radioto‘lqinlar kashf etildi. Bu ishni 1888 yilda nemis olimi Genrix Gers (1857-1894) amalga oshirdi. Radioto‘lqinlar hamda, biz ko‘radigan yorug‘lik nurlari orasidagi yagona farq shundaki, radito‘lqinlar bir necha detsimetr uzunlikdagi to‘lqinlardan boshlab, bir necha kilometrlik to‘lqin uzunliklariga ham ega bo‘la oladi va shunday tebranishlar bilan ularni istalgan yo‘nalishda tarqatish mumkin. Maksvell nazariyasiga ko‘ra, elektromagnit to‘lqinlarning yuzaga kelish sababi, elektr zaryadlarining tezlanish bilan qiladigan harakatlari bo‘lishi mumkin edi. Radiouzatgich qurilmaning antennasidagi o‘zgaruvchan elektr kuchlanishi ta'sirida elektronlarning tebranishlari paydo bo‘ladi, hamda, Yer atmosferasi bo‘ylab tarqaluvchi elektromagnit to‘lqinlarni yuzaga keltiradi. Elektromagnit to‘lqinlarning barcha boshqa turlari ham, elektr zaryadlarining turlicha xil ko‘rinishdagi tezlanishlari natijasidan paydo bo‘ladi.

Xuddi yorug‘lik nurlari singari, radioto‘lqinlar ham yer atmosferasi bo‘ylab amalda biror yo‘qotishlarsiz, qarshiliklarsiz tarqala oladi va bu xossa ularning kodlangan axborotni tashish vositasiga aylanishida asosiy o‘rin tutgan hisoblanadi. Genrix Gersning 1888 yilda radioto‘lqinlarni kashf etgani xabar qilinganidan so‘ng, oradan atiga 5-7 yil o‘tib, rus fizigi A.S. Popov (1859-1906) hamda italyan muhandisi G.Markoni (1874-1937) tomonidan simsiz aloqa telegraf vositasini - zamonaviy radioning ajdodi loyihalandi va jahon afkor-ommasi hukmiga havola qilindi (Manbalarda radioni Popov yoki Markonilardan qay biri birinchi bo‘lib ixtiro qilganligi turlicha talqin qilinadi. g‘arb OAVlari Markonini e'tirof etsa, Rossiya va MDHning boshqa davlatlari hududida Popov tan olinadi). Ushbu ixtiro uchun, uning loyihachilaridan biri - Markoni 1909 yilda Nobel mukofotiga loyiq topilgan.

Maksvellning yorug‘lik spektridan tashqarida ham turli xil elektromagnit to‘lqinlar mavjud ekanligi haqidagi bashorati radioto‘lqinlar misolida o‘z amaliy isbotini topgach, elektromagnit to‘lqinlarning boshqa spektrlari ham nisbatan tezkorlik bilan to‘la boshladi (aniqrog‘i amalda isbotlandi). Hozirgi kunda deyarli barcha diapazonlar bo‘yicha hamma elektromagnit to‘lqinlar kashf qilingan bo‘lib, ularning barcha-barchasi, ilm-fan va texnikaning ko‘plab yo‘nalishlarda insoniyat uchun xizmat qilib, katta naf keltirmoqda. To‘lqinlarning chastotasi hamda ularga muvofiq keluvchi elektromagnit nurlanish kvantlari - to‘lqin uzunligining qisqarishi yo‘nalishida ortib boradi. Barcha elektromagnit to‘lqinlarning o‘zaro uyg‘unligi, elektromagnit nurlanishlarining yaxlit spektri deb nomlanuvchi spektrni tashkil qladi. Elektromagnit nurlanishlarning yaxlit spektri (boshqacha aytganda umumiy spektri) quyidagicha diapazonlarga bo‘lib tekshiriladi:

(chastotaning ortib borishi va to‘lqin uzunligining qisqarishi yo‘nalishida)