Respublihasi

1-bob. RADIOALOQA PRINSIPLARI

1.1. Elektromagnit to‘lqinlari haqida ma'lumot

XIX asrning oxirida uzoq masofalarga tarqala oladigan, ko‘zga ko‘rinmaydigan elektromagnit to‘lqinlari ixtiro qilindi va ularning xususiyatlari tekshirildi. Bu to‘lqinlar radioto‘lqinlar deb ataladi. Tabiat hodisalariga oid ko‘pdan-ko‘p tajriba materiallarini umumlashtirib, ingliz fizigi Djeyms Maksvell elektromagnit maydon nazariyasini yaratdi, quyosh nuri va radioto‘lqinlarning tabiatan umumiyligini aniqlab, ularning tarqalish qonunini ochdi. Keyinchalik boshqa nurlanishlar tekshirildi: ultrabinafsha, infraqizil, rentgen nurlari va boshqalar. Tekshirishlar shuni ko‘rsatdiki, ularning qator xususiyatlari bir-biridan farqlanishiga qaramay, tabiatan kelib chiqishi bir xil: ularning hammasi elektromagnit to‘lqinlari bo‘lib, fizik xususiyatlari esa, to‘lqin uzunligi bilan farqlanadi.

1886—1888-yillari Geynrix Gers o‘z tajribalarida Maksvell nazariyasi xulosalarini tasdiqladi, radioto‘lqinlarning tarqalishi, qaytishi va sinishi yorug‘lik nuri tarqalishi qonuni bilan bir xilligini ko‘rsatdi. Yorug‘lik nurining elektromagnit nazariyasini yaratishda Maksvell katta qiyinchilikka to‘qnash keldi. .hu vaqtgacha ma'lum bo‘lgan materiyaning to‘lqinsimon harakatlari, mexanik harakat va muhitdagi zarrachalarning o‘zaro elastiklik ta'siri natijasi deb tushuntirilgan.

Masalan, suv yuzasidagi to‘lqin tarqalishi ichki kuchlar ishqalanishi va suvning sirt tarangligi ta'siri, tovushning tarqalishi — gaz molekulalarining tebranishi yoki muhitdagi elastiklik deformatsiyasidir. Vakuumda esa, bunday tebranishlar bo‘lmaydi.

Qanday qilib yorug‘lik to‘lqinlari to‘siqlarsiz ideal vakuum hisoblangan fazoda tarqaladi? Maksvell fazoni ko‘z ilg‘amaydigan materiya bilan to‘ldirilgan, deb faraz qildi va unga efir deb nom berdi. Elektromagnit to‘lqinlarining, shuningdek, yorug‘lik to‘lqinlarining tarqalishini efir arrachalarining tebranishi deb

tushuntirdi. Efir zarrachalarining siljishi yoki harakatini siljish toki deb nomladi. Haqiqatan, vakuumli naychaga ikkita plastina joylashtirib, ularni o‘zgaruvchan EYK manbayiga ulasa, yaqinroqda joylashgan magnit miliga o‘zgaruvchan magnit maydoni shunday ta'sir qiladiki, go‘yo bu elektrodlar orasidagi bo‘shliqdan elektronlar oqimi oqib o‘tgandek tuyuladi, hosil bo‘lgan tok esa konveksiya toki deb ataladi.

.on jihatdan tajriba nazariya bilan to‘laligicha mos bo‘lgan holda sifat jihatdan bunday mexanik model asos bo‘la olmaydi. Fiziklarning keyingi barcha urinishlari eng nozik va o‘ta oqilona tajribalari efirni aniqlash, uning xususiyatlarini o‘rganish nafaqat natija bermadi, balki, agar efir bor deb faraz qilinganda ham ko‘pchilik fizik hodisalarning mohiyatini tushuntirib bo‘lmas edi. .huning uchun hozirgi vaqtda bu tushunchaning real fizik ma'nosi yo‘q, ammo kundalik hayotda bu ibora tez-tez uchrab turadi.

.huning bilan birga eksperimental fizika elektromagnit to‘lqinlar haqida yangi ma'lumotlarni to‘plab bordi. P.N. Lebedevning 1901- yilda o‘tkazgan ajoyib tajribalari yorug‘lik nuri bosimini aniqlash imkonini berdi. Keyinchalik elektromagnit to‘lqinlarini nurlatuvchi zarracha o‘zining bir qism massasini yo‘qotishi isbotlandi. Nihoyat, elementar yadro zarrachalarini, ularning reaksiyasini o‘rganish shuni ko‘rsatdiki, ayrim sharoitlarda zarrachalar elektromagnit nurlanishiga aylanib, teskarisi elektromagnit nurlanishlari esa elektr zaryadlangan zarrachalarga o‘tadi. Bir tomondan elektronlar o‘zlarini materiyaning elementar zarrachalaridek tutsalar, ikkinchi tomondan, ular qandaydir to‘lqin xususiyatlariga ega, masalan, difraksiyaga moyillik, ya'ni to‘siqlarni aylanib o‘tishi. O‘z navbatida elektromagnit nurlanishlar korpuskularlik, diskretlik xususiyatlariga, ya'ni mayda zarrachalar oqimi xususiyatlariga egadirlar.

Barcha dalillar shunday xulosaga olib keldiki, elektromagnit to‘lqinlar harakatdagi materiyaning alohida shaklini ifodalaydi.

Maksvellning elektromagnit maydoni nazariyasi, efir haqidagi farazidan tashqari, obyektiv fizik voqelikni tajriba asosida belgilab, atmosfera elektri asosiy qonunlarini umumlashtirgan holda to‘g‘ri aks ettiradi.

Bunda juda zarur xulosa, mavjud o‘zgaruvchan elektr maydoni o‘zgaruvchan magnit maydonini keltirib chiqaradi. Agarda elektromagnit induksiya qonuni teskari bog‘liqlikni belgilasa,

o‘zgaruvchan elektr va magnit maydonlari hamma vaqt birga mavjud bo‘lib, o‘zaro bog‘liqlikda bo‘ladi. O‘zgaruvchan elektr maydoni o‘zgaruvchan magnit maydonini keltirib chiqaradi, o‘zgaruvchan magnit maydoni esa, o‘zgaruvchan elektr maydonini hosil qiladi.

.huning uchun har qanday ta'sir, ya'ni elektr yoki magnit maydonining o‘zgarishi, yagona o‘zgaruvchan elektromagnit maydonini yuzaga keltiradi.

O‘zgaruvchan elektromagnit maydonining eng asosiy xususiyat- laridan biri, u paydo bo‘lgan yerda lokallashmaydi. Paydo bo‘lgan nuqtasidan atrof-muhitga elektromagnit to‘lqinlari, go‘yo suv havzasiga tashlangan tosh doirasimon tarqaluvchi to‘lqinlar kabi tarqaladi. Elektromagnit to‘lqinlari energiya tashuvchidir. Quyosh nurining uning yuzasidan kelishi hisobiga Yerda hayot mavjud. Demak, elektromagnit energiyasini paydo etish energiyalarni o‘zgartirish jarayoni bo‘lishi kerak. Bunday energiya, masalan, agarda elektronni katta tezlikda harakat qilishga majbur etsagina paydo bo‘ladi. Elektronni katta tezlikda harakatlanishiga sarflangan energiya elektromagnit nurlanish energiyasi hisoblanadi. Fizikadan ma'lumki, atomdagi elektronlar musbat zaryadlangan yadro orbitasi atrofida harakatlanadilar va doimiy energiyaga egadirlar.

Ayrim sharoitlarda elektronlar bir orbitadan ikkinchisiga o‘tadi, natijada ularning energiyasi o‘zgaradi; ortiqcha energiya elektro- magnit nurlanishga aylanadi. Elektromagnit to‘lqinlarning bunday qo‘zg‘alishi hozirgi vaqtda fan va texnikaning tez rivojlanayotgan kvant elektronikasida qo‘llaniladi.

Radiotexnikada o‘tkazuvchi jismlardagi ko‘plab erkin elektron- larni katta tezlikda harakatlantirish usuli amalda keng qo‘llanilib kelmoqda.

Ma'lumki, elektronlarning bir tomonga katta tezlikda harakat- lanishini uzoq vaqt davom ettirish qiyin, shuning uchun tezlikni pasaytirib, boshqa yo‘nalishda oshirish zarur. Bu jarayon bir necha marotaba takrorlanishi mumkin. Bunga o‘tkazuvchilarni qandaydir o‘zgaruvchan EYK manbayiga ulash orqali erishish mumkin. O‘zgaruvchan EYK ta'sirida o‘tkazuvchining erkin elektronlari tebranma harakatlanib fazoda eloktromagnit nurlanishi hosil qiladi. Bunday o‘zgaruvchan EYK manbayi elektromagnit to‘lqinlariga o‘ gartiruvchi o‘tka gichni u atish antennasi deb ataladi.

Maksvell nazariyasi elektromagnit to‘lqinlarning qandaydir

muhitda tarqalish tezligini aniqlash imkonini berdi. bunda c — yorug‘lik nurining vakuumda tarqalish tezligi; µ — muhitning magnit o‘tkazuvchanligi;  — muhitning dielektrik o‘tkazuvchanligi.

Havo uchun  1, elektromagnit to‘lqinlarning tarqalish tezligi quyosh nurining vakuumda tarqalish tezligiga yaqin:

V  c  300 000 km/s.

Antennadagi elektronlarning tebranishi T davriy o‘zgaruvchi EYK manbayi hosil qiladi. Agarda qandaydir vaqtda antenna oldidagi maydon maksimal qiymatga ega bo‘lgan bo‘lsa, xuddi shunday qiymat T vaqt o‘tgandan so‘ng yana takrorlanadi. Bu vaqt orasida dastlabki maksimal qiymatga ega elektromagnit maydon Z =VT masofaga ko‘chib o‘tadi.

Fazodagi magnit maydoni qiymati bir xil bo‘lgan ikki minimal nuqta oralig‘i to‘lqin u unligi deb ataladi.

To‘lqin uzunligi uning tarqalish tezligi va antennadagi elektronlarning davriy tebranishiga bog‘liq. Tok chastotasi f=1/T, unda to‘lqin uzunligi Z=V/ f.