Страница 25 из 41
Много ли шансов, что такая беседа состоится?
Трудно что-либо предрекать. А пока гигантские зеркала радиотелескопов непрерывно прощупывают те космические объекты, которые сами не посылают сигналов, можно «прощупывать» отраженной волной. Такие сигналы помогли уточнить состав, например, Луны и Венеры, а заодно измерить расстояние до них.
РАДИОСВЯЗЬ НАСТОЛЬКО РАСПРОСТРАНЕНА, ЧТО В ЭФИРЕ СТАНОВИТСЯ ТЕСНО.
Все возрастающее количество радиостанций, вещательных и служебных, мощных радиолокационных установок привело к возникновению в земных условиях помех, к ситуации, получившей наименование «тесноты в эфире».
Каждый, кто пользовался радиоприемником, сталкивался с такой трудностью: принимаемые станции «наползают» одна на другую. Это прежде всего указывает на то, что радиостанции работают на близких друг по отношению к другу частотах. А во-вторых, на то, что передатчики имеют недостаточно высокую стабильность и «заходят» в чужую полосу частот. Значит, требуются генераторы с высокой стабилизацией частоты или же необходимо переходить на другую частоту излучения.
Это дало толчок интенсивному освоению новых, все более коротковолновых диапазонов радиоволн. В середине 60-х годов были найдены новые пути, которые открыли широкие возможности усиления чрезвычайно слабых сигналов и генерации исключительно стабильных по частоте радиоволн. Но при этом пришлось перейти на новый уровень понимания физических процессов.
СУЩЕСТВУЮТ И ДРУГИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН.
Электромагнитные волны нашли широкое применение в промышленности и в быту. Трудно найти семью, в которой не было бы или радиоприемника, или телевизора, или магнитофона. С помощью высокочастотных электромагнитных волн размягчают стекло, прессуют пластмассу, вулканизируют резину, сушат хлопок и шерсть. Широко использует высокочастотное «пламя» пищевая промышленность. На нем коптят ветчину, сушат табак и сахар, уничтожают личинки мучных червей. При помощи электромагнитного излучения «сшивают» края надувных матрацев, лодок, водоплавающих игрушек, непромокаемых чехлов и плащей! Способность магнитного поля проникнуть внутрь металла позволила осуществлять плавку настолько быстро, что металл не успевает окислиться, а это весьма улучшает качество плавки. Приварить металл к стеклу можно быстро и надежно с помощью все тех же высокочастотных электромагнитных полей.
НЕЛЬЗЯ НЕ ОБРАТИТЬ ВНИМАНИЕ НА ОЧЕНЬ ИНТЕНСИВНОЕ РАЗВИТИЕ ЭТОЙ ОБЛАСТИ НАУКИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ.
Первая радиостанция, созданная А. С. Поповым, связала Кронштадт с островом Гогланд в 1900 г. И с тех пор каждое десятилетие порождало новую ветвь на могучем древе науки.
Десятые годы нашего века — радио учиться говорить. Двадцатые — дальние передачи, освоение ультракоротких радиоволн. Тридцатые — освоение телевидения. Сороковые — использование радиоволн в радиолокации. Пятидесятые — широкое внедрение радиоволн в промышленность, быт, сельское хозяйство. Шестидесятые — освоение квантовых генераторов.
Что принесут ближайшие десятилетия? Судить об этом не так-то просто, но можно с уверенностью сказать: электромагнитные процессы будут активными участниками в реализации творческой мысли человека.
12. Что такое волоконная оптика
Пытались ли вы быстро связаться по телефону с нужным вам человеком в другом городе? Проявив терпение и выдержку, вы, безусловно, своего добьетесь и разговор состоится, но сплошь и рядом быстро сделать это вам вряд ли удастся.
Перегрузка существующих электрических линий связи ограничивает как количество одновременных разговоров, так и их качество. А если вы хотели бы не только поговорить, но и увидеть близкого вам человека?
РАЗГОВОР ПОЙДЕТ О СПОСОБАХ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ?
Передача информации и широкий обмен ею — одно из непременных условий жизни и деятельности современного человеческого общества.
Еще в XVIII в. для передачи сообщений использовали оптический телеграф, основанный на применении зеркал. Затем появились телеграф, телефон, радио, телевидение, сделав возможной связь, т. е. передачу информации, на любых расстояниях.
Не потеряли своего значения и даже, наоборот, получили развитие оптические каналы передачи информации, использующие направляющие системы: линзовые, зеркальные, диэлектрические.
В оптическом диапазоне в отличие от радиодиапазона: а) можно реализовать на одной несущей волне множество каналов связи; б) весьма затруднен перехват информации, передаваемой лучом; в) заметно уменьшается потребление энергии на питание приемопередающих устройств, уменьшаются их вес и габариты; г) увеличивается точность (например, для локационных измерений при дальности в 20 км точность составляет до 10-8).
Говоря о передаче информации в оптическом диапазоне, следует иметь в виду, что наличие модуляторов и приемников излучения является непременным условием осуществления не только этого, но и любого канала передачи информации.
С изобретением лазеров — оптических квантовых генераторов — появилась новая возможность передачи практически неограниченных потоков информации. Однако уже первые опыты выявили, что поглощение оптического излучения в атмосфере из-за ее неоднородности, турбулентности и других особенностей, интенсивных осадков существенно ограничивает расстояние, на которое можно передавать информацию с помощью таких открытых систем. Мысль ученых обратилась к возможности создания так называемых закрытых оптических каналов связи — волноводов.
ЧТО ТАКОЕ СВЕТОВОД?
Для передачи оптических изображений применяют волноводы, выполненные в виде тонкой жилы или пучка волокон. Сначала это были волокна из стекла, а затем и из других прозрачных материалов.
Такие оптические волноводы получили название световодов. В 50-х годах нашего века родился новый раздел физики — волоконная оптика, получивший довольно широкое развитие в ряде областей науки и техники (медицина, машиностроение, связь и др.). Еще большие перспективы имеет в своем развитии волоконная оптика в ближайшем будущем.
При передаче информации по световоду задача заключается в том, чтобы удержать свет внутри диэлектрика и передать его на большие расстояния без существенных потерь.
ДАВАЙТЕ ВСПОМНИМ ЗАКОНЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТА В ДИЭЛЕКТРИКАХ.
Особенности распространения света внутри диэлектрика могут быть продемонстрированы даже в школьных условиях на опыте, схема которого представлена на рис. 37.
Рис. 37. Луч света, направляемый через сосуд и попавший в струю воды, распространяется внутри струи, многократно испытывая полное отражение от ее поверхности
В этом опыте свет, испытывая полное отражение, распространяется внутри изогнутой струи воды. Напомним, что если луч света падает на границу двух прозрачных сред различной плотности, то он может испытывать преломление и отражение на этой границе (рис. 38, а). Если же угол падения луча равен или превышает некоторый угол, названный предельным, свет не выходит за пределы первой среды. Он либо распространяется внутри второй среды вдоль поверхности раздела сред (αпад = αпр), либо целиком отражается (рис. 38, б) от нее (αпад > αпр). Это явление известно нам как явление полного отражения света. Для стекла (крон), например, αпр ~= 42°, для воды αпр ~= 48°,5.