ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ СПЕКТАР

• Опсег таласних дужина до сада познатих електромагнетних таласа од 10-17m до 108m, којима одговарају фреквенције од 1025Hz до 1Hz, назива се електромагнетни спектар. Овај опсег је подаљен на области. Називи појединих области настали су према начину на који настају као и према области примене.

То су:1.)радио 2.)микро-таласи3.)инфрацрвена4.)видљива5.)ултраљубичаста светлост 6.)рендгенски(X-зраци)7.)гама и космички зраци

• Гама зрачење или гама зраци (γ-зрачење, γ-зраци) је облик електромагнетног зрачења са најпродорнијим фотонима, односно најмањим таласним дужинама у електромагнетном спектру. Настају у интеракцијама субатомских честица као што су анихилација честице и античестице и радиоактивни распад; већина зрачења потиче из нуклеарних реакција које се одигравају у међузвезданој средини у свемиру.Име γ-зраци (γ-зрачење) су добили зато што је то била трећа врста продорних зрака откривена после α- и β-зрака.Гама зрачење је открио француски истраживач Пол Вилард (фр. Paul Ulrich Villard) 1900., док је испитивао уранијум.

У астрономији важан извор гама зрачења су

супернове. За заштиту од гама честица потребна је велика маса неког материјала (олово је најефикасније).

Месец виђен гама зрацима

•Рендгенски зраци звани и Х-зраци (икс-зраци) су део електромагнетског спектра са фреквенцијама од 3×1016 до 3×1019 Hz, односно таласна дужина им је реда 0,1 до 10 нанометра (0,1×10-9 до 1×10-8 m). Зраци су јонизујући и због велике енергије користе се у радиологији (медицини). Рендгенски зраци су добили име по свом проналазачу Вилхему Конраду Рендгену.

•Оптички део спектра:1) Ултраљубичасто зрачење (UV) обухвата електромагнетно зрачење

са таласним дужинама мањим од видљивог зрачења, али већим од оних које имају Х-зраци. Обично се дели на UVA (400-315 nm) или дуготаласно, UVB (315-280 nm) или средњеталасно и UVC (<-280 nm) или краткоталасно. Сунце емитује ултраљубичасто зрачење у UVA, UVB, и UVC областима, али због апсорпције у озонском слоју земљине атмосфере 99% зрачења које стигне до површине Земље је из UVA опсега.  

2) Видљива светлост обухвата спектар од 380 до 760nm.Таласни опсег видљиве светлости подељен је на 7 карактеристичних зона.Свакој зони одговара назив једне основне боје светлости.У области видљиве светлости љубичаста светлост има најмању, а црвена највећу таласну дужину.

3) Инфрацрвено зрачење обухвата таласне дужине од 780 nm до 1 mm односно 

фреквенције од 3× 1011 Hz до 4× 1014 Hz.

•Микроталаси су део ЕМ спектра као део радијског спектра, али ипак се наводи одвојено од њега. Ти таласи су познати и под именом радарски таласи. Подручје микроталасног спектра обухвата таласне дужине од 1 mm до 300сm односно фреквенције од 1 GHz до 300 GHz. Постојање микроталаса предвидео је 1864. Џејмс Максвел y својим формулама. Хајнрих Херц први је доказао њихово постојање са направом која је детектовала и одашиљала микроталасе на UHF (ултрависоке фреквенције) подручју. Практична употреба почела је у 20. веку. Микроталаси се данас користе у микроталасној пећи, мобилној телефонији , комуникационим сателитима и радарима.

РАДАР Радар (енгл. Radio Detection and Ranging) је електронски уређај за

откривање присуства, препознавање, одређивање положаја и брзине кретања објеката у простору помоћу ЕМ таласа.Развијен је за потребе војске, за откривање присуства летелица , бродова, тенкова и других борбених средстава. Касније је доживео велику примену и за цивилне потребе. Користи се у контроли ваздушног, воденог и друмског саобраћаја, за потребе топографије и геологије, а посебно у откривању и праћењу кретања облака у атмосфери (метеоролошки радар). Састоји се из више сложених компоненти, заснованих на савременој технологији електронике.

Принцип рада: од предајника,помоћу посебне антене емитују се периодично ЕМ таласи у виду кратких импулса, који се простиру у одређеном правцу.Када наиђу на неку препреку, они се од ње одбијају и крену назад ка емисионој антени, која је тада пријемник.Тренутак њиховог повратка се региструје у пријемнику.Пошто се зна тренутак поласка импулса, лако се одреди време простирања ЕМ импулса до уоченог предмета као и његово удаљење d, с обзиром да је позната брзина простирања ЕМ таласа(с=3*108 m/s).Таласна дужина радарских ЕМ таласа износи 1-300сm.Време трајања емисије једног радарског импулса је 0,1-50μs, док је време између две узастопне емисије тих импулса 100-1000 пута веће.Интензитет примљених импулса зависи од површине и природе објекта, као и од његовог удаљења(вода слабије одбија ЕМ таласе него Земља).Рефлектоване импулсе пријемник појачава и предаје систему за вертикални отклон млаза електрона у катодној цеви осцилографа, који се овде назива монитор.

Када се зна тренутак поласка и доласка импулса, тада се удаљеност објекта од кога се талас рефлектовао рачуна као:

Најчешће се на радарским катодним цевима, умјесто временске скале, налази скала у km и такви радари се називају даљински радари.За одређивање облика објекта и конфигурације терена користе се панорамски радари.Код њих се синхронизовано окреће антена радара и отклонски систем катодне цеви, па се млаз електрона на екрану увек отклања у смеру окретања антене.Рефлектовани импулси се региструју као светлије и тамније тачке.Помоћу радара је 1946. године први пут директно измерено растојање од Земље до Месеца.Рефлектовани талас се вратио после 2,5 s, што је указало да растојање изеђу Земље и Месеца износи око 375 000 km.

ct/d= 21

Подела ЕМ таласа према примени у радио-техници

• Према таласној дужини таласи су подељени на: 1) дуге2) средње3) међусредње4) кратке и 5) ултракратке.

• Особине таласа зависе од тога да ли се простиру кроз простор удаљен од површине Земље (просторни таласи), или непосредно изнад Земљине површине (површински таласи).Пошто Земља у великој мери апсорбује површинске таласе, њихова енергија нагло опада са удаљеношћу, што опет зависи од таласне дужине:

• Утицај Земље на ширење ЕМ таласа највећи је од дугих,а најмањи код ултра кратких таласа.

• Површински кратки ЕМ таласи могу доспети најдаље до удаљености 1-200 km.

• Ултракратки таласи допиру само до тачке која би се могла видети са положаја емисионе антене.Домет се повећава постављањем антена на што веће висине.

• Телевизија користи ултракратке таласе, а домет се повећава изградњом релејних станица на врховима планина,на торњевима и сателитима.

• Радио-програми на кратким таласима примају се и на веома великим даљинама.То се постиже просторним таласима,који се више пута рефлектују од Хевисајд-Кенелијевог јонског слоја (састоји се из више слојева на малом и временски промјенљивом простору), који се налази на висини од 100-200 km и непробојан је за кратке таласе јер делује као огледало на њих.

Радио- је технички систем који помоћу ЕМ таласа омогућује предају и пријем

телеграфских знакова или звучних осцилација.За пренос телеграфских знакова или звучних осцилација потребна су

два система:1. систем за предају – предајник и2. систем за пријем – пријемник.Микрофон радио-предајника има улогу претварања звучних осцилација

у промене јачине електричне струје.Фреквенција ових промјена назива се аудиофреквенција. Један електронски осцилатор производи непригушене ЕМ осцилације, док се преко антене,као посебног осцилаторног кола у резонанцији , те осцилације емитују у околни простор као ЕМ таласи високе фреквенције.Такви таласи се називају носећи таласи.

У предајнику се помоћу посебног система тј. модулатора врши модулисање носећег таласа осцилацијама које су изазване звуком и то на два начина:

• модулацијом амплитуде носећег таласа,• модулацијом фреквенције носећег таласа.Такве осцилације се даље појачавају у излазном појачавачу, у чијем

саставу се налази отворено осцилаторно коло тј. емисиона антена.

Модулисани ЕМ таласи стижу у антену пријемника и у њој индукују модулисане ЕМ осцилације.Ако је фреквенција резонатора једнака носећој фреквенцији ЕМ таласа онда ће пренос енергије са предајником на антену бити максималан.Затим се модулисана струја у антени исправља помоћу диоде и врши демодулисање носећег таласа тј. одвајање аудиофреквенције од носеће фреквенције ЕМ таласа.Овако добијени говор је веома слаб,па се аудиофреквентне струје појачавају електронском триодом или транзистором прије довођеља у слушалице.

Катодни осцилоскоп

Основна намена му је да електричне промене напона(или струје) учини видљивим.Основни део осцилоскопа је катодна (осцилографска) цев.Састоји се од катоде која се загрева и емитује електроне ,који се убрзавају до аноде.Тако обрзани електрони се пропуштају кроз отклонске плочице, где скрећу лево-десно или горе-доле. Електронски сноп затим удара у флуоресцентни екран, где засија место додира и на овај начин се добија слика на екрану.

Телевизија-је технички систем који помоћу ЕМ таласа (или електричних импулса пренесених жичаним водовима) омогућује предају и пријем слике на даљину.-Телевизијски предајник има сличну функцију радио-предајнику.Основни део сваког телевизијског предајника је иконоскоп. Њиме се слике преводе у промене електрчне струје, аналогно микрофону, који звук преводи у промене електричне струје. Састоји се из електронске пушке и магнетног система за вертикално и хоризонтално отклањање млаза електрона који пада на предњу страну плоче, која је изграђена у виду мозаика, са врло великим ситних зрна фотоосетљивог материјала.Друга страна плоче је метализована тако да тај метални слој и свако зрнце чине мали кондензатор.Помоћу сочива се добија изврнути лик посматраног предмета на мозаику плоче.Слика предмета на плочи на неким местима може бити светлија а на неким тамнија, због тога ће бити различита емисија електрона са појединих зрнаца мозаика.Зависно од осветљености, поједина зрна постају мање или више позитивно наелектрисана, те се на мозаику ствара “електрична копија” слике посматраног предмета. Та копија се помоћу млаза електронаПретвара у струјне импулсе.Овај млаз електронаанализира електричнуслику на плочи по системухоризинталних густих линија, којих обично има 625.

Телевизор- је пријемник који модулисане електромагнетне таласе претвара у

слику.Основни дио телевизора је катодна цев.ЕМ носећи таласи примљени у антени телевизора имају модулацију

слике.После демодулисања раздвајају се импулси слике и синхронизациони импулси редова и слике.Они служе да електронски млаз телевизора почне “исписивање” појединих редова.Млаз електрона телевизора пређе 25 пута у секунди целу површину екрана и начини сваки пут 625 линија.

Филип Чавић 3Г