Номер 7, страница 120, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

7. На каких свойствах радиоволн основан принцип радиолокации? Где и для каких целей применяется радиолокация?

7. Решение:

Принцип радиолокации (обнаружение и определение дальности с помощью радиоволн) основан на нескольких фундаментальных свойствах радиоволн.

Свойства радиоволн, используемые в радиолокации:

1. Прямолинейное распространение в однородной среде. Это свойство позволяет определять направление (азимут и угол места) на объект, так как принятый отраженный сигнал приходит с того направления, где находится объект.

2. Постоянство скорости распространения. Радиоволны распространяются в пространстве с постоянной скоростью, близкой к скорости света ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с). Зная время $\Delta t$, которое требуется радиоимпульсу, чтобы дойти до цели и вернуться обратно, можно рассчитать расстояние $S$ до нее по формуле: $S = \frac{c \cdot \Delta t}{2}$.

3. Способность отражаться от препятствий. Радиоволны отражаются от различных объектов, особенно от тех, которые хорошо проводят электрический ток. Интенсивность отраженного сигнала зависит от размера, формы и материала объекта. Именно благодаря регистрации отраженных волн и происходит обнаружение объекта.

4. Эффект Доплера. Если объект движется относительно радиолокационной станции, то частота отраженного сигнала будет отличаться от частоты излучённого. Это изменение частоты пропорционально радиальной скорости объекта (скорости его приближения или удаления). Данное свойство используется для измерения скорости движущихся объектов, например, автомобилей или самолетов.

Применение радиолокации:

Радиолокация находит широкое применение в различных сферах деятельности человека:

— Военное дело: системы противовоздушной и противоракетной обороны, обнаружение и сопровождение самолетов, кораблей, ракет; наведение вооружения; разведка и картографирование.

— Транспорт: управление воздушным движением в гражданской авиации для обеспечения безопасности полетов; морская навигация для предотвращения столкновений судов и ориентирования в условиях плохой видимости; бортовые радары на самолетах для обнаружения грозовых фронтов; автомобильные радары в системах круиз-контроля и предотвращения столкновений.

— Метеорология: обнаружение зон осадков (дождя, снега, града), отслеживание перемещения циклонов, ураганов и торнадо, что необходимо для составления прогнозов погоды.

— Правоохранительная деятельность: инспекторы дорожно-патрульной службы используют радары для измерения скорости транспортных средств.

— Космонавтика и астрономия: отслеживание орбит спутников и космического мусора, управление стыковкой космических аппаратов, радиолокационное картографирование поверхностей планет (например, Венеры, скрытой плотным облачным покровом).

— Наука и промышленность: георадары для исследования геологического строения и поиска подземных объектов; измерение уровня веществ в закрытых емкостях; дистанционное зондирование Земли для мониторинга состояния лесов, ледников и океанов.

Ответ: Принцип радиолокации основан на свойствах радиоволн распространяться прямолинейно с постоянной скоростью, отражаться от объектов и изменять свою частоту при отражении от движущихся объектов (эффект Доплера). Применяется радиолокация в военной технике, для управления воздушным и морским транспортом, в метеорологии, для контроля скорости на дорогах, в космонавтике и научных исследованиях с целью обнаружения объектов, определения их координат, скорости и других характеристик.