Przelicznik długości i odległości Przelicznik masy Przelicznik miar objętości produktów sypkich i produktów spożywczych Przelicznik powierzchni Przelicznik objętości i jednostek miar w przepisach kulinarnych Przelicznik temperatury Przelicznik ciśnienia, naprężenia mechanicznego, modułu Younga Przelicznik energii i pracy Przelicznik mocy Przelicznik siły Przelicznik czasu Przelicznik prędkości liniowej Przelicznik kąta płaskiego Przelicznik sprawności cieplnej i zużycia paliwa Przelicznik liczb w różnych systemach liczbowych Przelicznik jednostek miary ilości informacji Kursy walut Rozmiary odzieży i obuwia damskiego Rozmiary odzieży i obuwia męskiego Przetwornik prędkości kątowej i częstotliwości obrotu Przetwornik przyspieszenia Przelicznik przyspieszenia kątowego Przelicznik gęstości Przelicznik objętości właściwej Przelicznik momentu bezwładności Przelicznik momentu siły Przelicznik momentu obrotowego Przelicznik ciepła właściwego spalania (masowo) Przelicznik gęstości energii i ciepła właściwego spalania (objętościowo) Przelicznik różnicy temperatur Przelicznik współczynnika rozszerzalności cieplnej Przelicznik oporu cieplnego Przetwornik przewodności cieplnej Przelicznik pojemności cieplnej Przelicznik ekspozycji na energię i mocy promieniowania cieplnego Przelicznik gęstości strumienia ciepła Przelicznik współczynnika przenikania ciepła Przelicznik objętościowego natężenia przepływu Przelicznik masowego natężenia przepływu Przelicznik molowego natężenia przepływu Przelicznik masowego natężenia przepływu Przelicznik stężenia molowego Przelicznik stężenia masowego w roztworze Dynamiczny (absolutny) przelicznik lepkości Przelicznik lepkości kinematycznej Przelicznik napięcia powierzchniowego Przelicznik przepuszczalności pary Przelicznik gęstości przepływu pary wodnej Przelicznik poziomu dźwięku Przelicznik czułości mikrofonu Przelicznik poziomu ciśnienia akustycznego (SPL) Przelicznik poziomu ciśnienia akustycznego z możliwością wyboru ciśnienia odniesienia Przelicznik luminancji Przelicznik natężenia światła Przelicznik natężenia oświetlenia Przelicznik rozdzielczości grafiki komputerowej Przetwornik częstotliwości i Przetwornik długości fali Moc dioptrii i ogniskowa Moc dioptrii i powiększenie obiektywu (×) Ładunek elektryczny konwertera Przetwornik gęstości ładunku liniowego Przetwornik gęstości ładunku powierzchniowego Przetwornik gęstości ładunku objętościowego Przetwornik prądu elektrycznego Przetwornik gęstości prądu liniowego Przetwornik gęstości prądu powierzchniowego Przetwornik natężenia pola elektrycznego Przetwornik potencjału elektrostatycznego i napięcia Konwerter rezystancji elektrycznej Konwerter oporności elektrycznej Konwerter przewodności elektrycznej Konwerter przewodności elektrycznej Pojemność elektryczna Konwerter indukcyjności Konwerter przewodu amerykańskiego Konwerter poziomów w dBm (dBm lub dBm), dBV (dBV), watach itp. jednostki Przetwornik siły magnetomotorycznej Przetwornik natężenia pola magnetycznego Przetwornik strumienia magnetycznego Przetwornik indukcji magnetycznej Promieniowanie. Przelicznik dawki promieniowania jonizującego pochłoniętego Radioaktywność. Konwerter rozpadu promieniotwórczego Promieniowanie. Przelicznik dawki ekspozycji Promieniowanie. Konwerter dawki pochłoniętej Konwerter przedrostków dziesiętnych Przesyłanie danych Konwerter jednostek typografii i przetwarzania obrazu Konwerter jednostek objętości drewna Obliczanie masy molowej Układ okresowy pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa

Wartość początkowa

Przeliczona wartość

herc eksaherc petaherc teraherc gigaherc megaherc kiloherc hektoherc dekaherc decyherc centyherc miliherc mikroherc nanoherc pikoherc femtoherc attoherc cykle na sekundę długość fali w egzametrach długość fali w petametrach długość fali w terametrach długość fali w gigametrach długość fali w kilometrach długość fali w hektometrach fale w dekametrach długość fali w metrach długość fali w decymetrach długość fali w centymetrach długość fali w milimetrach długość fali w mikrometrach Compton długość fali elektronu Compton długość fali protonu Compton długość fali neutronu obroty na sekundę obroty na minutę obroty na godzinę obroty na dzień

Ciepło właściwe

Więcej o częstotliwości i długości fali

Informacje ogólne

Częstotliwość

Częstotliwość to wielkość określająca, jak często powtarza się dany proces okresowy. W fizyce częstotliwość służy do opisu właściwości procesów falowych. Częstotliwość fali to liczba pełnych cykli procesu falowego w jednostce czasu. Jednostką częstotliwości w układzie SI jest herc (Hz). Jeden herc odpowiada jednej wibracji na sekundę.

Długość fali

W przyrodzie występuje wiele różnych rodzajów fal, od fal morskich napędzanych wiatrem po fale elektromagnetyczne. Właściwości fal elektromagnetycznych zależą od długości fali. Takie fale dzielą się na kilka typów:

• Promienie gamma o długości fali do 0,01 nanometra (nm).
• Promienie rentgenowskie o długości fali - od 0,01 nm do 10 nm.
• Fale zakres ultrafioletu, które mają długość od 10 do 380 nm. Są niewidoczne dla ludzkiego oka.
• Włącz światło widzialną część widma o długości fali 380–700 nm.
• Niewidoczny dla ludzi promieniowanie podczerwone o długości fali od 700 nm do 1 milimetra.
• Po nich następują fale podczerwone kuchenka mikrofalowa, o długości fal od 1 milimetra do 1 metra.
• Najdłuższy - fale radiowe. Ich długość zaczyna się od 1 metra.

Ten artykuł dotyczy promieniowania elektromagnetycznego, a zwłaszcza światła. Omówimy w nim wpływ długości fali i częstotliwości na światło, w tym na widmo widzialne, promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone.

Promieniowanie elektromagnetyczne

Promieniowanie elektromagnetyczne to energia, której właściwości są podobne do fal i cząstek. Ta cecha nazywa się dualizmem korpuskularno-falowym. Fale elektromagnetyczne składają się z fali magnetycznej i prostopadłej do niej fali elektrycznej.

Energia promieniowania elektromagnetycznego powstaje w wyniku ruchu cząstek zwanych fotonami. Im wyższa częstotliwość promieniowania, tym są one bardziej aktywne i tym większe szkody mogą wyrządzić komórkom i tkankom żywych organizmów. Dzieje się tak, ponieważ im wyższa częstotliwość promieniowania, tym więcej energii niosą. Większa energia pozwala im zmieniać strukturę molekularną substancji, na które działają. Dlatego promieniowanie ultrafioletowe, rentgenowskie i gamma jest tak szkodliwe dla zwierząt i roślin. Ogromna część tego promieniowania znajduje się w przestrzeni kosmicznej. Występuje także na Ziemi, mimo że większość jej blokuje warstwa ozonowa atmosfery wokół Ziemi.

Promieniowanie elektromagnetyczne i atmosfera

Atmosfera ziemska przepuszcza jedynie promieniowanie elektromagnetyczne o określonej częstotliwości. Większość promieni gamma, promieni rentgenowskich, światła ultrafioletowego, część promieniowania podczerwonego i długich fal radiowych jest blokowana przez atmosferę ziemską. Atmosfera je pochłania i nie pozwala im przejść dalej. Niektóre fale elektromagnetyczne, w szczególności promieniowanie krótkofalowe, odbijają się od jonosfery. Całe inne promieniowanie uderza w powierzchnię Ziemi. W górnych warstwach atmosfery, czyli dalej od powierzchni Ziemi, występuje więcej promieniowania niż w dolnych warstwach. Dlatego im wyżej się wspinasz, tym bardziej niebezpieczne jest dla żywych organizmów przebywanie tam bez kombinezonów ochronnych.

Atmosfera pozwala na dotarcie do Ziemi niewielkiej ilości światła ultrafioletowego, które jest szkodliwe dla skóry. To właśnie pod wpływem promieni ultrafioletowych ludzie ulegają poparzeniom słonecznym, a nawet mogą zachorować na raka skóry. Z drugiej strony, niektóre promienie przepuszczane przez atmosferę są korzystne. Na przykład promienie podczerwone, które uderzają w powierzchnię Ziemi, znajdują zastosowanie w astronomii - teleskopy na podczerwień monitorują promienie podczerwone emitowane przez obiekty astronomiczne. Im wyżej od powierzchni Ziemi, tym więcej jest promieniowania podczerwonego, dlatego teleskopy często instaluje się na szczytach gór i na innych wzniesieniach. Czasami są wysyłane w przestrzeń kosmiczną, aby poprawić widoczność promieni podczerwonych.

Zależność częstotliwości od długości fali

Częstotliwość i długość fali są do siebie odwrotnie proporcjonalne. Oznacza to, że wraz ze wzrostem długości fali maleje częstotliwość i odwrotnie. Łatwo to sobie wyobrazić: jeśli częstotliwość oscylacji procesu falowego jest duża, to czas pomiędzy oscylacjami jest znacznie krótszy niż w przypadku fal o mniejszej częstotliwości oscylacji. Jeśli wyobrazimy sobie falę na wykresie, odległość między jej szczytami będzie tym mniejsza, im więcej oscylacji wykona w określonym przedziale czasu.

Aby określić prędkość rozchodzenia się fali w ośrodku, należy pomnożyć częstotliwość fali przez jej długość. Fale elektromagnetyczne w próżni zawsze rozchodzą się z tą samą prędkością. Prędkość ta znana jest jako prędkość światła. Jest równa 299 792 458 metrów na sekundę.

Światło

Światło widzialne to fale elektromagnetyczne o częstotliwości i długości fali, które decydują o jego kolorze.

Długość fali i kolor

Najkrótsza długość fali światła widzialnego wynosi 380 nanometrów. Jest to kolor fioletowy, następnie niebieski i cyjan, następnie zielony, żółty, pomarańczowy i wreszcie czerwony. Światło białe składa się ze wszystkich kolorów jednocześnie, co oznacza, że ​​białe obiekty odbijają wszystkie kolory. Można to zobaczyć za pomocą pryzmatu. Wpadające do niego światło zostaje załamane i ułożone w pasek kolorów w tej samej kolejności, co w tęczy. Ta sekwencja obejmuje kolory o najkrótszej długości fali do najdłuższej. Zależność prędkości propagacji światła w substancji od długości fali nazywa się dyspersją.

Tęcze powstają w podobny sposób. Krople wody rozrzucone w atmosferze po deszczu zachowują się jak pryzmat i załamują każdą falę. Kolory tęczy są tak ważne, że wiele języków ma mnemoniki, czyli technikę zapamiętywania kolorów tęczy, która jest tak prosta, że ​​nawet dzieci mogą je zapamiętać. Wiele dzieci mówiących po rosyjsku wie, że „każdy myśliwy chce wiedzieć, gdzie siedzi bażant”. Niektórzy wymyślają własne mnemoniki i jest to ćwiczenie szczególnie przydatne dla dzieci, gdyż wymyślając własną metodę zapamiętywania kolorów tęczy, szybciej je zapamiętają.

Światło, na które ludzkie oko jest najbardziej wrażliwe, to światło zielone o długości fali 555 nm w jasnym otoczeniu i 505 nm w półmroku i ciemności. Nie wszystkie zwierzęta potrafią rozróżniać kolory. Na przykład koty nie mają rozwiniętego widzenia kolorów. Z drugiej strony niektóre zwierzęta widzą kolory znacznie lepiej niż ludzie. Na przykład niektóre gatunki widzą światło ultrafioletowe i podczerwone.

Odbicie światła

Kolor obiektu zależy od długości fali światła odbitego od jego powierzchni. Białe obiekty odbijają wszystkie fale widma widzialnego, podczas gdy czarne obiekty przeciwnie, pochłaniają wszystkie fale i nie odbijają niczego.

Jednym z naturalnych materiałów o wysokim współczynniku dyspersji jest diament. Odpowiednio obrobione diamenty odbijają światło zarówno od strony zewnętrznej, jak i wewnętrznej, załamując je niczym pryzmat. Ważne jest, aby większość tego światła odbijała się w górę, w stronę oka, a nie np. w dół, do wewnątrz oprawy, gdzie jest niewidoczna. Dzięki wysokiemu rozproszeniu diamenty bardzo pięknie błyszczą w słońcu i przy sztucznym świetle. Szkło szlifowane tak samo jak diament też błyszczy, ale nie tak mocno. Dzieje się tak dlatego, że diamenty ze względu na swój skład chemiczny znacznie lepiej odbijają światło niż szkło. Kąty stosowane podczas cięcia diamentów mają ogromne znaczenie, ponieważ kąty, które są zbyt ostre lub zbyt rozwarte, albo zapobiegają odbijaniu się światła od ścian wewnętrznych, albo odbijają światło w otoczeniu, jak pokazano na ilustracji.

Spektroskopia

Czasami do określenia składu chemicznego substancji stosuje się analizę spektralną lub spektroskopię. Metoda ta jest szczególnie dobra, jeśli nie można przeprowadzić analizy chemicznej substancji, pracując z nią bezpośrednio, na przykład przy określaniu składu chemicznego gwiazd. Wiedząc, jakie promieniowanie elektromagnetyczne pochłania dane ciało, można określić, z czego się ono składa. Spektroskopia absorpcyjna, będąca jedną z gałęzi spektroskopii, określa, jakie promieniowanie jest pochłaniane przez organizm. Analizę taką można przeprowadzić na odległość, dlatego często wykorzystuje się ją w astronomii, a także w pracy z substancjami toksycznymi i niebezpiecznymi.

Określanie obecności promieniowania elektromagnetycznego

Światło widzialne, jak każde promieniowanie elektromagnetyczne, jest energią. Im więcej energii zostanie wyemitowanej, tym łatwiej jest zmierzyć to promieniowanie. Ilość emitowanej energii maleje wraz ze wzrostem długości fali. Widzenie jest możliwe właśnie dzięki temu, że ludzie i zwierzęta rozpoznają tę energię i wyczuwają różnicę pomiędzy promieniowaniem o różnych długościach fal. Promieniowanie elektromagnetyczne o różnej długości jest odbierane przez oko jako różne kolory. Zgodnie z tą zasadą działają nie tylko oczy zwierząt i ludzi, ale także stworzone przez ludzi technologie przetwarzania promieniowania elektromagnetycznego.

Widzialne światło

Ludzie i zwierzęta widzą szeroki zakres promieniowania elektromagnetycznego. Na to reaguje na przykład większość ludzi i zwierząt widzialne światło, a niektóre zwierzęta reagują również na promienie ultrafioletowe i podczerwone. Zdolność rozróżniania kolorów nie występuje u wszystkich zwierząt - niektóre widzą jedynie różnicę między jasnymi i ciemnymi powierzchniami. Nasz mózg określa kolor w ten sposób: fotony promieniowania elektromagnetycznego dostają się do oka na siatkówkę i przechodząc przez nią pobudzają czopki, fotoreceptory oka. W rezultacie sygnał jest przekazywany przez układ nerwowy do mózgu. Oprócz czopków oczy mają także inne fotoreceptory, pręciki, ale nie są w stanie rozróżniać kolorów. Ich zadaniem jest określenie jasności i natężenia światła.

Zwykle w oku znajduje się kilka rodzajów czopków. Ludzie dzielą się na trzy typy, z których każdy pochłania fotony światła w określonych długościach fal. Po ich wchłonięciu następuje reakcja chemiczna, w wyniku której do mózgu przesyłane są impulsy nerwowe z informacją o długości fali. Sygnały te są przetwarzane przez korę wzrokową mózgu. Jest to obszar mózgu odpowiedzialny za percepcję dźwięku. Każdy rodzaj czopków odpowiada tylko za długości fal o określonej długości, dlatego aby uzyskać pełny obraz koloru, informacje otrzymane ze wszystkich czopków sumuje się.

Niektóre zwierzęta mają jeszcze więcej rodzajów czopków niż ludzie. Na przykład niektóre gatunki ryb i ptaków mają cztery do pięciu typów. Co ciekawe, samice niektórych zwierząt mają więcej rodzajów szyszek niż samce. Niektóre ptaki, takie jak mewy, które łapią zdobycz w wodzie lub na powierzchni wody, mają w szyszkach żółte lub czerwone kropelki oleju, które działają jak filtr. Dzięki temu widzą więcej kolorów. Oczy gadów są zbudowane w podobny sposób.

Światło podczerwone

Węże, w przeciwieństwie do ludzi, mają nie tylko receptory wzrokowe, ale także narządy zmysłów, które reagują promieniowanie podczerwone. Pochłaniają energię promieni podczerwonych, czyli reagują na ciepło. Niektóre urządzenia, np. noktowizory, również reagują na ciepło generowane przez emiter podczerwieni. Urządzenia takie wykorzystywane są przez wojsko, a także do zapewnienia bezpieczeństwa i ochrony obiektów i terytorium. Zwierzęta, które widzą światło podczerwone i urządzenia, które je rozpoznają, widzą nie tylko obiekty znajdujące się w danym momencie w ich polu widzenia, ale także ślady obiektów, zwierząt lub ludzi, którzy byli tam wcześniej, jeśli nie minęło zbyt wiele czasu . dużo czasu. Na przykład węże mogą zobaczyć, czy gryzonie kopią dziurę w ziemi, a policjanci korzystający z noktowizorów mogą sprawdzić, czy dowody przestępstwa, takie jak pieniądze, narkotyki lub coś innego, nie zostały niedawno ukryte w ziemi . Urządzenia do rejestracji promieniowania podczerwonego stosowane są w teleskopach, a także do sprawdzania pojemników i kamer pod kątem szczelności. Za ich pomocą można wyraźnie zobaczyć miejsce wycieku ciepła. W medycynie obrazy w świetle podczerwonym wykorzystuje się do celów diagnostycznych. W historii sztuki - w celu ustalenia, co jest przedstawione pod wierzchnią warstwą farby. Do ochrony pomieszczeń służą noktowizory.

Światło ultrafioletowe

Niektóre ryby widzą światło ultrafioletowe. Ich oczy zawierają pigment wrażliwy na promienie ultrafioletowe. Skóra ryb zawiera obszary odbijające światło ultrafioletowe, niewidoczne dla ludzi i innych zwierząt – co jest często wykorzystywane w królestwie zwierząt do oznaczania płci zwierząt, a także do celów społecznych. Niektóre ptaki widzą również światło ultrafioletowe. Umiejętność ta jest szczególnie istotna w okresie godowym, kiedy ptaki szukają potencjalnych partnerów. Powierzchnia niektórych roślin dobrze odbija światło ultrafioletowe, a umiejętność jego zobaczenia pomaga w znalezieniu pożywienia. Oprócz ryb i ptaków niektóre gady, np. żółwie, jaszczurki i legwany zielone (na ilustracji), widzą światło ultrafioletowe.

Ludzkie oko, podobnie jak oczy zwierząt, pochłania światło ultrafioletowe, ale nie jest w stanie go przetworzyć. U ludzi niszczy komórki oka, zwłaszcza rogówki i soczewki. To z kolei powoduje różne choroby, a nawet ślepotę. Chociaż światło ultrafioletowe jest szkodliwe dla wzroku, ludzie i zwierzęta potrzebują niewielkich jego ilości do wytworzenia witaminy D. Promieniowanie ultrafioletowe, podobnie jak podczerwień, jest wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, np. w medycynie do dezynfekcji, w astronomii do obserwacji gwiazd i innych obiektów oraz w chemia do zestalania substancji ciekłych, a także do wizualizacji, czyli tworzenia diagramów rozmieszczenia substancji w określonej przestrzeni. Za pomocą światła ultrafioletowego wykrywane są fałszywe banknoty i przepustki, jeśli mają na sobie nadrukowane znaki specjalnym tuszem, które można rozpoznać za pomocą światła ultrafioletowego. W przypadku fałszowania dokumentów lampa UV nie zawsze pomaga, gdyż przestępcy czasami wykorzystują prawdziwy dokument i podmieniają zdjęcie lub inne zawarte na nim informacje, tak aby oznaczenie lampy UV pozostało. Światło ultrafioletowe ma także wiele innych zastosowań.

Ślepota barw

Niektórzy ludzie nie potrafią rozróżniać kolorów z powodu wad wzroku. Problem ten nazywany jest ślepotą barw lub ślepotą barw, nazwaną na cześć osoby, która jako pierwsza opisała tę cechę wzroku. Czasami ludzie nie widzą kolorów tylko na określonej długości fali, a czasami w ogóle nie widzą kolorów. Często przyczyną są słabo rozwinięte lub uszkodzone fotoreceptory, ale w niektórych przypadkach problemem jest uszkodzenie ścieżek neuronowych, takich jak kora wzrokowa, w której przetwarzana jest informacja o kolorze. W wielu przypadkach stan ten stwarza niedogodności i problemy dla ludzi i zwierząt, ale czasem wręcz przeciwnie, niemożność rozróżnienia kolorów jest zaletą. Potwierdza to fakt, że pomimo wielu lat ewolucji wiele zwierząt nie rozwinęło widzenia barw. Na przykład ludzie i zwierzęta daltonistami mogą wyraźnie widzieć kamuflaż innych zwierząt.

Pomimo korzyści płynących ze ślepoty barw, w społeczeństwie uważa się ją za problem, a niektóre zawody są niedostępne dla osób ze ślepotą barw. Zwykle nie mogą uzyskać pełnych praw do latania statkiem powietrznym bez ograniczeń. W wielu krajach osoby te mają również ograniczenia dotyczące prawa jazdy, a w niektórych przypadkach w ogóle nie mogą go uzyskać. Dlatego nie zawsze mogą znaleźć pracę, w której muszą prowadzić samochód, samolot lub inny pojazd. Mają także trudności ze znalezieniem pracy, w której ważna jest umiejętność rozpoznawania i używania kolorów. Na przykład trudno im zostać projektantami lub pracować w środowisku, w którym kolor jest używany jako sygnał (na przykład niebezpieczeństwa).

Trwają prace nad stworzeniem korzystniejszych warunków dla osób ze ślepotą barw. Istnieją na przykład tabele, w których kolory odpowiadają znakom, a w niektórych krajach znaki te są używane w instytucjach i miejscach publicznych wraz z kolorem. Niektórzy projektanci nie używają lub ograniczają użycie koloru do przekazania ważnych informacji w swojej pracy. Zamiast koloru lub razem z nim używają jasności, tekstu i innych sposobów podkreślania informacji, dzięki czemu nawet osoby niewidome na kolory mogą w pełni odebrać informacje przekazywane przez projektanta. W większości przypadków osoby ze ślepotą barw nie potrafią rozróżnić koloru czerwonego od zielonego, dlatego projektanci czasami zastępują kombinację „czerwony = niebezpieczeństwo, zielony = OK” kolorem czerwonym i niebieskim. Większość systemów operacyjnych umożliwia także dostosowanie kolorów, tak aby osoby ze ślepotą barw mogły widzieć wszystko.

Kolor w widzeniu maszynowym

Kolorowe widzenie komputerowe to szybko rozwijająca się gałąź sztucznej inteligencji. Do niedawna większość prac w tej dziedzinie wykonywana była z obrazami monochromatycznymi, obecnie coraz więcej laboratoriów naukowych pracuje z kolorem. Niektóre algorytmy pracy z obrazami monochromatycznymi są również wykorzystywane do przetwarzania obrazów kolorowych.

Aplikacja

Wizja komputerowa jest wykorzystywana w wielu gałęziach przemysłu, takich jak sterowanie robotami, samochodami autonomicznymi i bezzałogowymi statkami powietrznymi. Przydaje się w dziedzinie bezpieczeństwa np. do identyfikacji osób i przedmiotów na podstawie zdjęć, do przeszukiwania baz danych, do śledzenia ruchu obiektów w zależności od ich koloru i tak dalej. Określanie lokalizacji poruszających się obiektów umożliwia komputerowi określenie kierunku, w którym patrzy dana osoba, lub śledzenie ruchu samochodów, ludzi, rąk i innych obiektów.

Aby poprawnie zidentyfikować nieznane obiekty, ważna jest wiedza o ich kształcie i innych właściwościach, ale informacja o kolorze nie jest tak ważna. Przeciwnie, podczas pracy ze znanymi obiektami kolor pomaga je szybciej rozpoznać. Praca z kolorem jest również wygodna, ponieważ informacje o kolorze można uzyskać nawet z obrazów o niskiej rozdzielczości. Rozpoznanie kształtu obiektu, a nie jego koloru, wymaga dużej rozdzielczości. Praca z kolorem zamiast z kształtem obiektu pozwala skrócić czas przetwarzania obrazu i zmniejszyć zużycie zasobów komputera. Kolor pomaga rozpoznać obiekty o tym samym kształcie, ale może być również używany jako sygnał lub znak (na przykład kolor czerwony to sygnał niebezpieczeństwa). W takim przypadku nie trzeba rozpoznawać kształtu tego znaku ani zapisanego na nim tekstu. Na serwisie YouTube można znaleźć wiele ciekawych przykładów zastosowania kolorowego widzenia maszynowego.

Przetwarzanie informacji o kolorze

Zdjęcia przetwarzane przez komputer są albo przesyłane przez użytkowników, albo robione przez wbudowany aparat. Proces fotografii cyfrowej i nagrywania filmów jest dobrze opanowany, ale obróbka tych obrazów, szczególnie w kolorze, wiąże się z wieloma trudnościami, z których wiele nie zostało jeszcze rozwiązanych. Wynika to z faktu, że widzenie kolorów u ludzi i zwierząt jest bardzo złożone, a stworzenie widzenia komputerowego na wzór ludzkiego nie jest łatwe. Wzrok, podobnie jak słuch, opiera się na adaptacji do środowiska. Percepcja dźwięku zależy nie tylko od częstotliwości, ciśnienia akustycznego i czasu trwania dźwięku, ale także od obecności lub braku innych dźwięków w otoczeniu. Podobnie jest z widzeniem – postrzeganie koloru zależy nie tylko od częstotliwości i długości fali, ale także od cech otoczenia. Na przykład kolory otaczających obiektów wpływają na nasze postrzeganie kolorów.

Z ewolucyjnego punktu widzenia taka adaptacja jest konieczna, abyśmy oswoili się z otoczeniem i przestali zwracać uwagę na elementy nieistotne, a całą swoją uwagę skupili na tym, co się w nim zmienia. Jest to konieczne, aby łatwiej zauważyć drapieżniki i znaleźć pożywienie. Czasami w wyniku tej adaptacji pojawiają się złudzenia optyczne. Przykładowo, w zależności od koloru otaczających obiektów, inaczej postrzegamy kolor dwóch obiektów, nawet jeśli odbijają one światło o tej samej długości fali. Ilustracja pokazuje przykład takiego złudzenia optycznego. Brązowy kwadrat u góry obrazu (drugi rząd, druga kolumna) wydaje się jaśniejszy niż brązowy kwadrat u dołu obrazu (piąty rząd, druga kolumna). W rzeczywistości ich kolory są takie same. Nawet wiedząc o tym, nadal postrzegamy je jako różne kolory. Ponieważ nasze postrzeganie kolorów jest tak złożone, programistom trudno jest opisać wszystkie te niuanse w algorytmach widzenia komputerowego. Pomimo tych trudności osiągnęliśmy już wiele w tej dziedzinie.

Artykuły w Unit Converter zostały zredagowane i zilustrowane przez Anatolija Zolotkowa

Czy tłumaczenie jednostek miar z jednego języka na drugi sprawia Ci trudność? Koledzy są gotowi Ci pomóc. Zadaj pytanie w TCTerms a w ciągu kilku minut otrzymasz odpowiedź.

W fizyce energia dźwiękowa przenoszona jest za pomocą fal, które mają wyjątkową zdolność rozprzestrzeniania się w absolutnie każdym ośrodku. Różnorodność i ogromna liczba procesów falowych nie pozwalają naukowcom zidentyfikować głównych właściwości fal, ponieważ wśród nich są również proste typy, które zwracają uwagę na energię. Są wyjątkowe pod tym względem, że mogą rozciągać się poprzez absolutną pustkę.

Definicja 1

Długość fali to określona odległość pomiędzy dwiema blisko siebie oddalonymi falami sygnału.

Aby dokładnie określić pełną długość procesów falowych, należy wstępnie zmierzyć odległość pomiędzy dwoma sąsiednimi punktami obu fal. Fizycy często określają tę wartość na podstawie odstępu między szczytami fal, które są blisko siebie.

Długość fali ma bezpośredni związek z częstotliwością strumienia emitowanego przez sygnał. Im większa stałość danego elementu, tym ostatecznie krótszy będzie proces falowy. Ta zależność wynika z szybkiego wzrostu całkowitej liczby powtórzeń fali sygnałowej w pewnym okresie czasu w miarę zmniejszania się niestabilnej długości fali.

Dla fal De Broglie’a wskaźnik ten można obliczyć w następujący sposób:

$\DUŻY \lambda =\frac(h)(p )$

A jeśli chcesz określić dokładniejszy wzór na pierwiastek zmienny w polu elektromagnetycznym lub powietrzu, możesz skorzystać z następującej teorii, gdzie

$\DUŻY \lambda =\frac(c)(\nu )=\frac(299792458)(\nu )$

Używane tutaj:

• $\lambda$ - długość samej fali;
• $\upsilon$ - stała prędkość fali;
• $T$ - określony okres fali;
• $\nu$ - częstotliwość oscylacji ogólnych;
• $h$ - stabilny słupek;
• $p$ - impuls elementu;
• $c$ to prędkość światła.

Warto dodać, że dział fizyki zajmujący się badaniem fal dźwiękowych nazywa się akustyką. Dla ludzi dźwięk jest głównym źródłem ważnych informacji.

Definicja 2

Dźwięk to specyficzny okres fali, który ma pochodzenie mechaniczne i rozchodzi się w przestrzeni gazowej i stałej.

Nie można ich zobaczyć, ale są bardzo wrażliwe na ludzkie ucho.

Prędkość fali w fizyce

Rysunek 2. Prędkość i długość fali. Avtor24 - internetowa wymiana prac studenckich

Każdy proces falowy rozchodzi się z określoną prędkością. Prędkość fali uważa się za ogólny wskaźnik propagacji przeciwdziałania. Przykładowo uderzenie w koniec metalowego pręta powoduje w nim miejscowe silne ściskanie, które następnie będzie przemieszczać się po zaspie z prędkością około 10 km/s.

Prędkość fali można określić na podstawie właściwości środowiska, w którym zachodzi ten proces. Kiedy fala przechodzi z jednej przestrzeni do drugiej, jej prędkość zmienia się dramatycznie.

W fizyce długość fali odnosi się do odległości, na jaką fala może się rozchodzić w czasie równym całkowitemu okresowi jej oscylacji.

Definicja 3

Prędkość fali jest wartością bezwzględną i stałą dla danego ośrodka, równą iloczynowi prędkości i czasu jej uogólnienia.

Zatem, aby zmierzyć długość fali, należy pomnożyć prędkość procesu falowego przez fazę jej oscylacji w nim: gdzie $v$ to prędkość konkretnej fali, $T$ to okres ogólnych oscylacji w fali $\lambda$ jest długością samej fali.

Wzór ten określa zależność pomiędzy długością fali a jej prędkością i fazą. Biorąc pod uwagę, że odstęp oscylacji w procesach falowych jest zawsze proporcjonalny do częstotliwości, można argumentować, że prędkość fali jest równa tworzeniu się w niej długości przy stałej częstotliwości oscylacji.

Notatka 1

Fale są w stanie przenosić siłę i energię, a także mają swoistość, która pomaga jednemu procesowi falowemu nie wpływać na wibracje drugiego.

W rezultacie te dwie granityzacje mogą z łatwością występować równolegle i nie kolidować ze sobą.

Rodzaje fal

Z fizycznego punktu widzenia fale przenoszą ogólną energię dźwiękową, która może z łatwością istnieć w każdym środowisku. Ze względu na różnorodność istniejących procesów falowych niemożliwe jest ich dokładne określenie i podkreślenie głównych cech charakterystycznych dla tego zjawiska.

Proces falowy ma w fizyce wieloaspektowy charakter, do którego zalicza się:

• chemiczny;
• mechaniczny;
• elektromagnetyczny;
• fala wirowa;
• grawitacyjny;
• gęstości prawdopodobieństwa.

Amerykańscy naukowcy dwa lata temu otrzymali Nagrodę Nobla za wynalezienie unikalnego detektora, który jest w stanie dokładnie mierzyć te wskaźniki. Urządzenie w Laserowym Obserwatorium Fal Grawitacyjnych po raz pierwszy zarejestrowało falę grawitacyjną. Dotarcie tego typu fal do naszej planety zajęło ponad miliard lat. Daleko za widzialnym horyzontem galaktyki doszło do potężnego zderzenia dwóch czarnych dziur, po którym minęło półtora miliarda lat.

Fale dźwiękowe są uważane za fale łatwo odbierane przez ludzkie ucho. Zakres tych częstotliwości wynosi od około 20 Hz do 20 kHz, a procesy falowe o częstotliwości mniejszej niż te wskaźniki nazywane są infradźwiękami, a o częstotliwości większej niż 20 kHz - ultradźwiękami. Fale dźwiękowe można znaleźć nie tylko w gazie, ale także w cieczy i innych stanach. Szczególnie interesujące są jednak fale w przestrzeni gazowej – naszym siedlisku.

Rodzaje fal

Wszystkie wibracje dźwiękowe mają stałą amplitudę, fazę i częstotliwość. Dźwięki mogą pokonywać zupełnie różne odległości, a następnie być przenoszone w przestrzeni w postaci pewnych drgań mechanicznych cząsteczek konkretnej substancji. Rozprzestrzeniają się stopniowo, ale z określoną prędkością, a następnie natychmiast znikają. Ich prędkość zależy bezpośrednio od ośrodka, w którym się znajdują: w stanie ciekłym i stałym proces dźwiękowy przebiega lepiej i szybciej niż w powietrzu.

Rodzaje fal są następujące:

• bieganie – wyznaczane okresem, prędkością i długością, a także charakteryzuje się propagacją faz w czasie przestrzennym, w zależności od częstotliwości i ośrodka;
• stojący - oznacza sumę dwóch fal: odbitej i padającej, których powstanie wymaga tej samej intensywności procesów falowych;
• dźwięk - charakteryzuje się ważnym czynnikiem, ponieważ tylko dzięki temu rodzajowi fali ludzie mogą się komunikować i otrzymywać niezbędne informacje.

Ogólnie można stwierdzić, że przyczyną wszystkich procesów dźwiękowych są drgania; stabilne rozchodzenie się dźwięku wymaga pewnej przestrzeni; źródłem tego zjawiska jest ciało posiadające właściwość oscylowania i wibrowania z odpowiednią, stałą częstotliwością.

Jednak nie każde poruszające się ciało fizyczne może być źródłem dźwięku. Ciekawostką z historii jest to, że rozprzestrzenianie się infradźwięków na duże odległości umożliwia dokładniejsze przewidywanie klęsk żywiołowych. A zwierzęta morskie, takie jak raki czy meduzy, są niezwykle wrażliwe na te procesy, dlatego potrafią przewidzieć je na kilka dni przed nadejściem burzy i ukryć się w bezpiecznym miejscu. Dźwięki reprezentują również częstotliwości harmoniczne i absolutne wibracji.

Studiując tę ​​sekcję, pamiętaj o tym wahania o różnej naturze fizycznej są opisane na podstawie powszechnych stanowisk matematycznych. Tutaj konieczne jest jasne zrozumienie takich pojęć, jak oscylacja harmoniczna, faza, różnica faz, amplituda, częstotliwość, okres oscylacji.

Należy pamiętać, że w każdym rzeczywistym układzie oscylacyjnym występuje opór ośrodka, tj. oscylacje zostaną wytłumione. Do scharakteryzowania tłumienia drgań wprowadza się współczynnik tłumienia i logarytmiczny ubytek tłumienia.

Jeżeli oscylacje występują pod wpływem zewnętrznej, okresowo zmieniającej się siły, wówczas takie oscylacje nazywa się wymuszonymi. Będą nietłumione. Amplituda drgań wymuszonych zależy od częstotliwości siły napędowej. Gdy częstotliwość oscylacji wymuszonych zbliża się do częstotliwości oscylacji naturalnych, amplituda oscylacji wymuszonych gwałtownie wzrasta. Zjawisko to nazywa się rezonansem.

Przechodząc do badania fal elektromagnetycznych, musisz to jasno zrozumiećfala elektromagnetycznajest polem elektromagnetycznym rozchodzącym się w przestrzeni. Najprostszym układem emitującym fale elektromagnetyczne jest dipol elektryczny. Jeśli dipol ulega oscylacjom harmonicznym, wówczas emituje falę monochromatyczną.

Tabela wzorów: oscylacje i fale

CZYM SĄ FALE RADIOWE

Fale radiowe to fale elektromagnetyczne, które przemieszczają się w przestrzeni kosmicznej z prędkością światła (300 000 km/s). Nawiasem mówiąc, światło to także fale elektromagnetyczne, które mają właściwości podobne do fal radiowych (odbicie, załamanie, tłumienie itp.).

Fale radiowe przenoszą w przestrzeni energię emitowaną przez oscylator elektromagnetyczny. I rodzą się, gdy zmienia się pole elektryczne, na przykład, gdy przemienny prąd elektryczny przepływa przez przewodnik lub gdy iskry przeskakują w przestrzeni, tj. seria szybko następujących po sobie impulsów prądowych.

Promieniowanie elektromagnetyczne charakteryzuje się częstotliwością, długością fali i mocą przenoszonej energii. Częstotliwość fal elektromagnetycznych pokazuje, ile razy na sekundę zmienia się kierunek prądu elektrycznego w emiterze, a zatem ile razy na sekundę zmienia się wielkość pól elektrycznych i magnetycznych w każdym punkcie przestrzeni. Częstotliwość mierzy się w hercach (Hz), jednostce nazwanej na cześć wielkiego niemieckiego naukowca Heinricha Rudolfa Hertza. 1 Hz to jedna wibracja na sekundę, 1 megaherc (MHz) to milion wibracji na sekundę. Wiedząc, że prędkość fal elektromagnetycznych jest równa prędkości światła, możemy wyznaczyć odległość pomiędzy punktami w przestrzeni, w których pole elektryczne (lub magnetyczne) znajduje się w tej samej fazie. Odległość ta nazywana jest długością fali. Długość fali w metrach oblicza się ze wzoru:

Lub w przybliżeniu
gdzie f jest częstotliwością promieniowania elektromagnetycznego w MHz.

Ze wzoru wynika, że ​​np. częstotliwość 1 MHz odpowiada długości fali ok. 300 m. Wraz ze wzrostem częstotliwości długość fali maleje, a wraz ze spadkiem - zgadnij sam. Później przekonamy się, że długość fali bezpośrednio wpływa na długość anteny do komunikacji radiowej.

Fale elektromagnetyczne przemieszczają się swobodnie w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej (próżnia). Ale jeśli metalowy drut, antena lub inny obiekt przewodzący spotyka się na ścieżce fal, wówczas oddają mu swoją energię, powodując w ten sposób przemienny prąd elektryczny w tym przewodniku. Jednak nie cała energia fal jest pochłaniana przez przewodnik; część jej odbija się od jego powierzchni i albo wraca, albo zostaje rozproszona w przestrzeni. Nawiasem mówiąc, jest to podstawa wykorzystania fal elektromagnetycznych w radarach.

Inną użyteczną właściwością fal elektromagnetycznych jest ich zdolność do zaginania się wokół pewnych przeszkód na swojej drodze. Jest to jednak możliwe tylko wtedy, gdy wymiary obiektu są mniejsze niż długość fali lub porównywalne z nią. Przykładowo, aby wykryć samolot, długość fali radiowej lokalizatora musi być mniejsza niż jego wymiary geometryczne (mniejsze niż 10 m). Jeśli ciało jest dłuższe niż długość fali, może je odbić. Ale może tego nie odzwierciedlać. Weźmy pod uwagę wojskową technologię Stealth, która wykorzystuje geometryczne kształty, materiały pochłaniające promieniowanie radiowe i powłoki, aby zmniejszyć widoczność obiektów dla lokalizatorów.

Energia przenoszona przez fale elektromagnetyczne zależy od mocy generatora (emitera) i odległości od niego. Naukowo brzmi to tak: przepływ energii na jednostkę powierzchni jest wprost proporcjonalny do mocy promieniowania i odwrotnie proporcjonalny do kwadratu odległości od emitera. Oznacza to, że zasięg komunikacji zależy od mocy nadajnika, ale w znacznie większym stopniu od odległości do niego.

ROZKŁAD WIDMA

Fale radiowe wykorzystywane w radiotechnice zajmują obszar, a ściślej mówiąc, widmo od 10 000 m (30 kHz) do 0,1 mm (3000 GHz). To tylko część szerokiego spektrum fal elektromagnetycznych. Po falach radiowych (o malejącej długości) następują promienie termiczne lub podczerwone. Po nich następuje wąski przekrój fal światła widzialnego, następnie widmo ultrafioletu, promieni rentgenowskich i promieni gamma - wszystko to są wibracje elektromagnetyczne tej samej natury, różniące się jedynie długością fali, a zatem i częstotliwością.

Choć całe spektrum podzielone jest na regiony, granice między nimi są wstępnie zarysowane. Regiony następują po sobie w sposób ciągły, przechodzą jeden w drugi, a w niektórych przypadkach nakładają się na siebie.

Na mocy umów międzynarodowych całe spektrum fal radiowych wykorzystywanych w radiokomunikacji podzielone jest na zakresy:

Ale te zakresy są bardzo obszerne i z kolei są podzielone na sekcje, które obejmują tak zwane zasięgi nadawcze i telewizyjne, zasięgi dla lądu i lotnictwa, łączności kosmicznej i morskiej, transmisji danych i medycyny, radaru i nawigacji radiowej itp. . Każdej usłudze radiowej przydzielany jest własny odcinek widma lub częstotliwości stałe.

Przydział widma pomiędzy różnymi usługami.

Podział ten jest dość zagmatwany, dlatego wiele usług używa własnej „wewnętrznej” terminologii. Zazwyczaj przy wyznaczaniu zasięgów przeznaczonych dla lądowej łączności ruchomej stosuje się następujące nazwy:

Oficjalnych nazw zakresów częstotliwości nie należy mylić z nazwami odcinków przeznaczonych dla poszczególnych służb. Warto podkreślić, że najwięksi na świecie producenci sprzętu ruchomej łączności lądowej produkują modele przeznaczone do pracy w tych właśnie obszarach.

W przyszłości porozmawiamy o właściwościach fal radiowych w odniesieniu do ich wykorzystania w lądowej mobilnej łączności radiowej.

JAK ROZCHODZĄ SIĘ FALE RADIOWE

Fale radiowe są emitowane przez antenę w przestrzeń kosmiczną i rozchodzą się jako energia pola elektromagnetycznego. I chociaż natura fal radiowych jest taka sama, ich zdolność do propagacji silnie zależy od długości fali.

Ziemia jest przewodnikiem prądu elektrycznego dla fal radiowych (aczkolwiek niezbyt dobrym). Przechodząc nad powierzchnią ziemi, fale radiowe stopniowo słabną. Wynika to z faktu, że fale elektromagnetyczne wzbudzają prądy elektryczne na powierzchni ziemi, co pochłania część energii. Te. energia jest pochłaniana przez ziemię, a im więcej, tym krótsza długość fali (wyższa częstotliwość).

Ponadto energia fal słabnie również dlatego, że promieniowanie rozchodzi się we wszystkich kierunkach przestrzeni, a zatem im dalej odbiornik znajduje się od nadajnika, tym mniej energii spada na jednostkę powierzchni i tym mniej dostaje się do anteny.

Transmisje ze stacji nadawczych na falach długich można odbierać na odległości nawet kilku tysięcy kilometrów, a poziom sygnału opada płynnie, bez skoków. Stacje fal średnich można usłyszeć w promieniu tysięcy kilometrów. Jeśli chodzi o fale krótkie, ich energia gwałtownie maleje wraz z odległością od nadajnika. Wyjaśnia to fakt, że u zarania rozwoju radia do komunikacji wykorzystywano głównie fale od 1 do 30 km. Powszechnie uważano, że fale krótsze niż 100 metrów nie nadają się do komunikacji na duże odległości.

Jednak dalsze badania fal krótkich i ultrakrótkich wykazały, że szybko osłabiają się one, gdy przemieszczają się w pobliżu powierzchni Ziemi. Kiedy promieniowanie jest skierowane w górę, fale krótkie wracają.

Już w 1902 roku angielski matematyk Oliver Heaviside i amerykański inżynier elektryk Arthur Edwin Kennelly niemal jednocześnie przewidzieli, że nad Ziemią znajduje się zjonizowana warstwa powietrza - naturalne lustro odbijające fale elektromagnetyczne. Warstwa ta została nazwana jonosferą.

Jonosfera Ziemi powinna była umożliwić zwiększenie zasięgu propagacji fal radiowych na odległości przekraczające linię wzroku. Założenie to zostało eksperymentalnie udowodnione w 1923 roku. Impulsy o częstotliwości radiowej były przesyłane pionowo w górę i odbierane były sygnały zwrotne. Pomiar czasu pomiędzy wysłaniem i odebraniem impulsów umożliwił określenie wysokości i liczby warstw odbiciowych.

Propagacja fal długich i krótkich.

Po odbiciu od jonosfery fale krótkie wracają na Ziemię, pozostawiając pod spodem setki kilometrów „martwej strefy”. Po podróży do jonosfery i z powrotem fala nie „uspokaja się”, ale odbija się od powierzchni Ziemi i ponownie wpada do jonosfery, gdzie ponownie się odbija itp. Tak więc, wielokrotnie odbite, radio fala może okrążyć kulę ziemską kilka razy.

Ustalono, że wysokość odbicia zależy przede wszystkim od długości fali. Im krótsza fala, tym na większej wysokości zostaje odbita, a co za tym idzie, tym większa jest „martwa strefa”. Zależność ta dotyczy tylko krótkofalowej części widma (do około 25–30 MHz). Dla krótszych fal jonosfera jest przezroczysta. Fale przenikają przez nią i wychodzą w przestrzeń kosmiczną.

Rysunek pokazuje, że odbicie zależy nie tylko od częstotliwości, ale także od pory dnia. Wynika to z faktu, że jonosfera jest zjonizowana przez promieniowanie słoneczne i stopniowo traci swój współczynnik odbicia wraz z nadejściem ciemności. Stopień jonizacji zależy również od aktywności słonecznej, która zmienia się w ciągu roku i z roku na rok w cyklu siedmioletnim.

Odblaskowe warstwy jonosfery i propagacja fal krótkich w zależności od częstotliwości i pory dnia.

Fale radiowe VHF mają właściwości bardziej podobne do promieni świetlnych. Praktycznie nie odbijają się od jonosfery, zaginają się bardzo nieznacznie wokół powierzchni ziemi i rozprzestrzeniają się w polu widzenia. Dlatego zasięg fal ultrakrótkich jest krótki. Ma to jednak zdecydowaną zaletę w komunikacji radiowej. Ponieważ fale w paśmie VHF rozchodzą się w zasięgu wzroku, stacje radiowe mogą być lokalizowane w odległości 150–200 km od siebie bez wzajemnego oddziaływania. Dzięki temu sąsiednie stacje mogą ponownie wykorzystać tę samą częstotliwość.

Propagacja fal krótkich i ultrakrótkich.

Właściwości fal radiowych w zakresie DCV i 800 MHz są jeszcze bliższe promieniom świetlnym i dlatego mają jeszcze jedną interesującą i ważną właściwość. Przypomnijmy sobie, jak działa latarka. Światło z żarówki umieszczonej w ognisku odbłyśnika zbierane jest w wąską wiązkę promieni, którą można skierować w dowolnym kierunku. To samo można zrobić z falami radiowymi o wysokiej częstotliwości. Można je zbierać za pomocą zwierciadeł antenowych i wysyłać wąskimi wiązkami. Niemożliwe jest zbudowanie takiej anteny dla fal o niskiej częstotliwości, ponieważ jej wymiary byłyby zbyt duże (średnica zwierciadła musi być znacznie większa niż długość fali).

Możliwość ukierunkowanego promieniowania fal pozwala na zwiększenie efektywności systemu komunikacji. Wynika to z faktu, że wąska wiązka zapewnia mniejsze rozpraszanie energii w kierunkach bocznych, co pozwala na zastosowanie nadajników o mniejszej mocy w celu osiągnięcia danego zasięgu komunikacji. Promieniowanie kierunkowe powoduje mniej zakłóceń z innymi systemami komunikacyjnymi, które nie znajdują się w zasięgu wiązki.

Odbiór fal radiowych może również wykorzystywać promieniowanie kierunkowe. Na przykład wielu zna paraboliczne anteny satelitarne, które skupiają promieniowanie nadajnika satelitarnego w miejscu, w którym zainstalowany jest czujnik odbiorczy. Zastosowanie kierunkowych anten odbiorczych w radioastronomii umożliwiło dokonanie wielu podstawowych odkryć naukowych. Zdolność do skupiania fal radiowych o wysokiej częstotliwości zapewniła ich szerokie zastosowanie w radarach, komunikacji radiowej, transmisjach satelitarnych, bezprzewodowej transmisji danych itp.

Paraboliczna kierunkowa antena satelitarna (zdjęcie z ru.wikipedia.org).

Należy zauważyć, że wraz ze spadkiem długości fali wzrasta tłumienie i absorpcja energii w atmosferze. W szczególności na propagację fal krótszych niż 1 cm zaczynają wpływać takie zjawiska jak mgła, deszcz, chmury, które mogą stać się poważną przeszkodą ograniczającą zasięg komunikacji.

Dowiedzieliśmy się, że fale radiowe mają różne właściwości propagacyjne w zależności od długości fali, a każda część widma radiowego jest wykorzystywana tam, gdzie najlepiej wykorzystuje się jej zalety.

Ważny parametr fizyczny niezbędny do rozwiązania wielu problemów w akustyce i elektronice radiowej. Można go obliczyć na kilka sposobów, w zależności od podanych parametrów. Najwygodniej jest to zrobić, jeśli znasz częstotliwość lub okres i prędkość propagacji.

Formuły

Poniżej przedstawiono podstawowy wzór odpowiadający na pytanie, jak znaleźć długość fali poprzez częstotliwość:

Tutaj l to długość fali w metrach, v to prędkość jej propagacji w m/s, u to częstotliwość liniowa w hercach.

Ponieważ częstotliwość jest powiązana z okresem w odwrotnej zależności, poprzednie wyrażenie można zapisać inaczej:

T jest okresem oscylacji w sekundach.

Parametr ten można wyrazić w postaci częstotliwości cyklicznej i prędkości fazowej:

l = 2 pi*v/w

W tym wyrażeniu w jest częstotliwością cykliczną wyrażoną w radianach na sekundę.

Częstotliwość fali na całej długości, jak widać z poprzedniego wyrażenia, oblicza się następująco:

Rozważmy falę elektromagnetyczną rozchodzącą się w substancji o n. Wówczas częstotliwość fali w funkcji długości wyraża się zależnością:

Jeśli propaguje się w próżni, to n = 1, a wyrażenie przyjmuje postać:

W tym ostatnim wzorze częstotliwość fali w ujęciu długości wyraża się stałą c – prędkością światła w próżni, c = 300 000 km/s.