Ответьте на вопросы, страница 87 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему для устойчивого приема сигнала приемную антенну необходимо устанавливать параллельно передающей антенне?

2. При каких условиях наблюдается максимум и минимум интерференции?

1. Радиосигналы представляют собой поперечные электромагнитные волны. Это означает, что колебания вектора напряженности электрического поля ($\vec{E}$) происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Ориентация этого вектора в пространстве называется поляризацией волны. Передающая антенна излучает электромагнитную волну с определенной поляризацией, которая напрямую зависит от ориентации самой антенны (например, вертикальная или горизонтальная поляризация).
Приемная антенна работает по принципу обратного преобразования: энергия электромагнитной волны индуцирует в проводниках антенны электрический ток, который затем усиливается и декодируется приемником. Эффективность этого процесса максимальна, когда проводящие элементы приемной антенны ориентированы параллельно вектору напряженности электрического поля ($\vec{E}$) падающей волны. В этом случае волна наводит в антенне электродвижущую силу (ЭДС) максимальной величины. Если же приемная антенна будет расположена перпендикулярно передающей (и, соответственно, перпендикулярно вектору $\vec{E}$), наведенная ЭДС будет близка к нулю, что приведет к очень слабому или отсутствующему сигналу. Такое несоответствие ориентаций называется поляризационным рассогласованием.

Ответ: Для устойчивого и сильного приема сигнала необходимо обеспечить максимальную передачу энергии от электромагнитной волны к приемной антенне. Это достигается при совпадении поляризации волны и антенны. Так как поляризация волны определяется ориентацией передающей антенны, приемную антенну необходимо устанавливать параллельно передающей, чтобы их проводящие элементы были сонаправлены с вектором электрического поля волны.

2. Интерференция – это явление наложения когерентных волн (волн с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз), при котором происходит пространственное перераспределение амплитуды (и интенсивности) результирующей волны. Условия максимума и минимума интерференции определяются разностью хода ($\Delta d$) волн от источников до точки наблюдения.

Условие максимума (конструктивная интерференция):
Максимум амплитуды результирующей волны наблюдается в тех точках, куда обе волны приходят в одинаковой фазе. Это происходит, если разность хода волн равна целому числу длин волн ($\lambda$). В этих точках "горбы" одной волны совпадают с "горбами" другой, а "впадины" - с "впадинами", что приводит к их сложению и усилению колебаний.
Математически условие максимума записывается как:
$\Delta d = k \cdot \lambda$
где $\text{k}$ — целое число ($k = 0, 1, 2, 3, ...$).

Условие минимума (деструктивная интерференция):
Минимум амплитуды наблюдается в точках, куда волны приходят в противофазе. Это происходит, если разность хода волн равна нечетному числу полуволн. В таких точках "горбы" одной волны совпадают с "впадинами" другой, что приводит к взаимному гашению колебаний.
Математически условие минимума записывается как:
$\Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2}$
где $\text{k}$ — целое число ($k = 0, 1, 2, 3, ...$).

Ответ: Максимум интерференции наблюдается, когда разность хода когерентных волн равна целому числу длин волн: $\Delta d = k \cdot \lambda$. Минимум интерференции наблюдается, когда разность хода равна нечетному числу полуволн: $\Delta d = (2k + 1) \frac{\lambda}{2}$, где $\text{k}$ — целое неотрицательное число.