Основні фізичні властивості р/хвиль.

Оскільки р/хвилі і світло відносяться до електромагнітних хвиль у них спостерігаються спільні властивості. Розглянемо їх :

а) Розсіяння енергії хвиль. Р/хвилі, випроменені антеною розходяться у всіх напрямках. В залежності від віддалення від антени енергія р/хвиль розподіляється все на більшу і більшу поверхню, величина енергії в кожній точці простору стає все менше. Це явище називається розсіянням енергії.

б) Поглинання р/хвиль. Поглинання енергії у грунті тим менше, чим більша провідність грунту і довжина хвилі.

в) Відбиття і заломлення. В однорідному середовищі р/хвилі розповсюджуються прямолінійно. При переході хвилі з одного середовища в друге спостерігається відбиття і заломлення. При цьому кут падіння рівний куту відбиття. Чим більша різниця в властивостях діелектриків, а також чим довша хвиля , тим сильніше заломлення.

Методичні вказівки:	Показати кадр №2 діафільму (намалювати Мал.2. на дошці).
а) При переході із менш щільного середовища в більш щільне.
б) При переході із більш щільного середовища в менш щільне.

Рис. 2. Відбиття і заломлення р/хвилі.

г) Дифракція хвиль. Р/хвиля , зустрічає на своєму шляху непрозоре тіло, огинає цого. Це явище називається дифракцією. Чим довше хвиля , тим краще вона огинає перешкоди. Коли розміри перешкоди значно більші ніж довжина хвилі, дифракцією можна нехтувати.

Рис.3. Дифракція р/хвиль.

д) Інтерференція хвиль. Сума двох або декілька хвиль в даному місці простору називається інтерференцією. Якщо фази коливання хвиль одного і того ж джерела співпадають то амплітуда сумарного електромагнітного поля зростає і, навпаки, при зсуві фазних хвиль на 180 градусів амплітуда сумарного поля зменшується і може бути рівна 0.

Рис.4. Інтерференція р/хвиль.

е) Рефракція хвиль. При розповсюдженні р/хвиль в неоднорідних середовищах, властивості яких від точки до точки плавно змінюється в будь-якому одному напрямі, спостерігається явище рефракції або поступового заломлення променів.

Рис.5. Рефракція р/хвиль.

В залежності від стану діелектричних постійних ξ середня швидкість розповсюдження р/хвиль змінюється, в результаті чого промінь буде розповсюджуватись по криволінійній траєкторії.

Неоднорідним середовищем являється атмосфера — газова оболонка Землі, яка простягається на висоту біля 20000 км.

Особливості будови атмосфери, поверхневі та просторові р/хвилі

Рис.6. Будова земної атмосфери.

Найбільший інтерес для організації р/зв’язку представляє іоносфера. На висоті, починаючи від 60 км над земною поверхнею і більше гази під дією ультрафіолетових і рентгенівських променів Сонця іонізуються : нейтральні молекули і атоми кисню або азоту розщеплюються на додатньо заряджені іони і вільні електрони. Це дуже суттєво для розщеплення р/хвиль, змінне електромагнітне поле яких здатне приводити в рух вільні електрони і взаємодіяти з полем електронів.

Густина іонізації, тобто кількість вільних електронів на одиницю об’єму (в 1 см) на різних висотах різна. Максимум іонізації спостерігається на висотах 300..400 км над Землею. Це пояснюється тим, що на більш близьких до Землі відстанях УФ і рентгенівські промені Сонця ослаблені товщею атмосфери, а на більш віддалених від Землі відстанях помітно зменшується кількість атомів кисню і азоту.

Рис .7. Приблизне значення густини електронів на різній висоті.

Дослідження іоносфери показали, що вона має 4 області (шари) іонізації, яке назване шарами D, E, F1,F2. Нижня область іонізації —область D, існує тільки вдень на висоті 60..90 км і має густину не більше 10 вільних електронів на 1 см. В ніч область D зникає.

На висоті 100.140 км концентрація збільшується вдень до 4*10 електронів на 1 см. Це область Е. В ніч в ній іонізація суттєво послаблюється (менш 10 електронів на 1 см).

Вище області Е на висотах 180..240 км знову спостерігається збільшення іонізації в денний час до густини 5*10 електронів на 1 см. Цей рівень називається F1. В ніч він повністю зникає.

На висотах 250..400 км розміщена область найбільшої концентрації електронів, яка називається F2. Густина іонізації досягає 2*10 електронів на 1 см в зимові дні. В літній час із-за підйому нагрітих мас денна густина іонізації області F2 не на стільки велика, досягає лише досягає 2*10 електронів на 1 см. В нічні часи густина іонізації зменшується.

Вплив вище вказаних шарів іонізації на розповсюдження р/хвиль різних діапазонів буде розглянуто в другому питанні.

Р/хвилі, які вимірюються в точках передачі можуть досягати точок прийому різними шляхами.

Р/хвилі, які розповсюджуються повздовж поверхні Землі називаються поверхневими або земними, а р/хвилі, які досягають окремих шарів іоносфери і відбиваються від них, називаються іоносферними або просторовими.

Рис.8. Земні(1) і просторові (2) р/хвилі.

2. Поділ р/хвиль на діапазони, особливості розповсюдження гектаметрових, декаметрових, метрових хвиль