Номер 6, страница 120, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

6. Как классифицируются радиоволны? С какой скоростью они распространяются? Каковы их отличительные черты?

Как классифицируются радиоволны?

Радиоволны являются частью спектра электромагнитного излучения и классифицируются в соответствии с их частотой ($f$) или длиной волны ($\lambda$). Эти величины связаны скоростью света ($c$) соотношением $\lambda = c/f$. Согласно Регламенту радиосвязи Международного союза электросвязи (ITU), радиоволны подразделяются на следующие диапазоны:

Сверхдлинные волны (СДВ): частота 3–30 кГц, длина волны 100–10 км.

Длинные волны (ДВ): частота 30–300 кГц, длина волны 10–1 км.

Средние волны (СВ): частота 300–3000 кГц (0,3–3 МГц), длина волны 1000–100 м.

Короткие волны (КВ): частота 3–30 МГц, длина волны 100–10 м.

Ультракороткие волны (УКВ): частота 30 МГц – 300 ГГц, длина волны 10 м – 1 мм. Этот диапазон принято подразделять на поддиапазоны:

• Метровые волны (МВ): частота 30–300 МГц, длина волны 10–1 м.

• Дециметровые волны (ДМВ): частота 300–3000 МГц (0,3–3 ГГц), длина волны 1 м – 10 см.

• Сантиметровые волны (СМВ): частота 3–30 ГГц, длина волны 10–1 см.

• Миллиметровые волны (ММВ): частота 30–300 ГГц, длина волны 10–1 мм.

Существуют и волны более высоких частот (субмиллиметровые), которые граничат с инфракрасным диапазоном.

Ответ: Радиоволны классифицируются по диапазонам частот (или длин волн) на сверхдлинные, длинные, средние, короткие и ультракороткие, которые, в свою очередь, включают метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны.

С какой скоростью они распространяются?

Радиоволны, как и все электромагнитные волны (включая видимый свет), распространяются в вакууме с максимально возможной в природе скоростью — скоростью света. Эта фундаментальная постоянная обозначается буквой $c$ и её значение составляет $c = 299\ 792\ 458$ м/с. В инженерных и учебных расчетах это значение обычно округляют до $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с.

При распространении в материальной среде (например, в воздухе, воде, стекле) скорость радиоволн уменьшается. Новое значение скорости $v$ зависит от свойств среды и определяется как $v = c/n$, где $n$ — показатель преломления среды. Для воздуха показатель преломления очень близок к 1 ($n \approx 1,0003$), поэтому скорость радиоволн в атмосфере Земли практически не отличается от скорости света в вакууме.

Ответ: В вакууме радиоволны распространяются со скоростью света, равной приблизительно $3 \cdot 10^8$ м/с. В материальных средах (например, в воздухе) их скорость незначительно меньше.

Каковы их отличительные черты?

Отличительные черты радиоволн разных диапазонов проявляются в особенностях их распространения и взаимодействия с окружающей средой, что и определяет области их применения.

Сверхдлинные, длинные и средние волны (СДВ, ДВ, СВ):

• Основная черта — способность огибать препятствия, соизмеримые с их длиной волны, в том числе и кривизну Земли (явление дифракции). Они распространяются вдоль земной поверхности (поверхностная волна).

• СДВ способны проникать на десятки метров в толщу морской воды, что используется для связи с подводными лодками.

• ДВ и СВ хорошо отражаются от ионосферы в ночное время, что позволяет осуществлять радиовещание на сотни и тысячи километров.

Короткие волны (КВ):

• Главная особенность — способность распространяться на тысячи километров за счет многократных отражений от ионосферы (верхних слоев атмосферы) и поверхности Земли. Это так называемая пространственная волна.

• Качество такой связи сильно зависит от времени суток, времени года и активности Солнца, влияющих на состояние ионосферы.

Ультракороткие волны (УКВ) и более высокочастотные:

• Распространяются подобно свету — прямолинейно, в пределах прямой видимости. Они практически не способны огибать земную поверхность.

• Не отражаются ионосферой, а проходят сквозь неё, что делает их идеальными для связи с космическими объектами (спутниками, космическими кораблями).

• Позволяют передавать огромные объёмы информации благодаря высокой частоте и широкой полосе пропускания. Это свойство используется в телевидении, сотовой связи, Wi-Fi, Bluetooth.

• С увеличением частоты (сантиметровые и миллиметровые волны) растёт их поглощение в атмосфере, особенно в гидрометеорах (дождь, туман, снег).

Ответ: Отличительные черты радиоволн заключаются в их способе распространения: длинные и средние волны могут огибать поверхность Земли; короткие волны способны к сверхдальнему распространению за счёт отражений от ионосферы; ультракороткие волны распространяются прямолинейно в пределах прямой видимости, что позволяет использовать их для высококачественной и космической связи.