Номер 1, страница 154 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 6. Электромагнитные волны. Параграф 37. Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи. Образцы заданий ЕГЭ - номер 1, страница 154.

Условие.

1. При передаче электрических колебаний звуковой частоты $v_1$ от радиостанции до приёмника с использованием амплитудной модуляции необходимо, чтобы частота несущей волны $v_2$ была

1) равна $v_1$

2) много меньше $v_1$

3) меньше $v_1$

4) много больше $v_1$

Решение.

Решение 2.

1. Для передачи информации (в данном случае, электрических колебаний звуковой частоты) на большие расстояния с помощью радиоволн используется процесс, называемый модуляцией. Амплитудная модуляция (АМ), упомянутая в задаче, — это один из видов модуляции, при котором амплитуда высокочастотных колебаний (несущей волны) изменяется в соответствии с законом изменения низкочастотного сигнала (полезного сигнала, например, звука).

В этом процессе участвуют два типа колебаний:
- Полезный сигнал — это электрические колебания звуковой частоты $v_1$. Диапазон частот, воспринимаемых человеческим ухом, составляет примерно от 20 Гц до 20 кГц. Эти частоты являются относительно низкими.
- Несущая волна — это высокочастотные электромагнитные колебания с частотой $v_2$. Эта волна служит "транспортом" для полезного сигнала.

Существует несколько ключевых причин, по которым частота несущей волны $v_2$ должна быть значительно больше частоты звукового сигнала $v_1$ (то есть, должно выполняться условие $v_2 \gg v_1$):

1. Эффективность излучения антенны. Для эффективного излучения электромагнитных волн размер антенны должен быть сопоставим с длиной волны $\lambda$. Длина волны обратно пропорциональна частоте: $\lambda = c/v$, где $c$ — скорость света. Низкочастотные звуковые сигналы имеют огромную длину волны (например, для частоты 1 кГц длина волны составляет 300 км), что делает создание антенны таких размеров практически невозможным. Высокочастотные несущие волны (например, в диапазоне АМ-радиовещания это сотни кГц и единицы МГц) имеют гораздо меньшую и технически реализуемую длину волны.

2. Качественное детектирование (демодуляция). В приёмнике для выделения полезного низкочастотного сигнала из принятого модулированного сигнала необходимо "отфильтровать" несущую частоту. Чтобы огибающая высокочастотного сигнала точно повторяла форму низкочастотного, необходимо, чтобы за один период низкочастотного колебания укладывалось много периодов высокочастотного. Это условие выполняется только тогда, когда $v_2 \gg v_1$. Если частоты близки, то выделить исходный сигнал без искажений будет невозможно.

3. Разделение радиоканалов. Использование высоких несущих частот позволяет разместить в радиоэфире множество радиостанций, не создавая помех друг другу, так как каждой станции выделяется свой узкий диапазон частот вокруг её несущей частоты.

Таким образом, для качественной и эффективной передачи сигнала с использованием амплитудной модуляции необходимо, чтобы частота несущей волны была много больше частоты модулирующего сигнала.

Ответ: 4) много больше $v_1$.