Mēs zinām, ka gan elektriskā, gan magnētisks lauki pārvietojas viļņu formā, un šo lauku traucējumus sauc par gaismu. Piemēram, kad jūs iemetat akmeni baseinā, mēs varam pamanīt viļņus apļveida formā, kas virzās uz āru no akmens. Līdzīgi kā šie viļņi, katram gaismas viļņojumam ir augsto punktu secība, kas pazīstama kā cekulējumi, kur elektriskais lauks ir maksimāls, un zemāko punktu secība ir pazīstama kā sile, kur elektriskais lauks ir viszemākais. Attālumu starp divu viļņu cekuliem sauc par viļņu garumu, un arī silēm tas būs vienāds. Viļņu skaits, kas plūst caur noteiktu punktu 1 sekunžu laikā, ir pazīstams kā frekvence, un to aprēķina ciklos / sekundē, kas pazīstami kā HZ (Hertz). Šajā rakstā ir aplūkotas attiecības starp viļņa garumu un frekvenci.
Saistība starp viļņa garumu un frekvenci
Attiecībās starp viļņa garumu un frekvenci galvenokārt tiek apspriests, kas ir frekvence, kāds ir viļņa garums un tā attiecība.
Kas ir frekvence?
Frekvenci var definēt kā pulsācijas svārstību skaitu katrai laika vienībai, kas tiek aprēķināta Hz (hercos). Cilvēka dzirdētais frekvenču diapazons svārstās no 20 Hz līdz 20000 Hz. Ja skaņas frekvence pārsniedz cilvēka ausu diapazonu, to sauc par ultraskaņu. Līdzīgi, ja skaņas frekvence ir mazāka par cilvēka ausu diapazonu, to sauc par infraskaņu.
Frekvences (f) vienādojums ir = 1 / T
Kur
f = frekvence
T = laika periods
Kas ir viļņa garums?
Viļņa garums (attālums / garums) var definēt kā attālumu starp diviem fāzes tuviem punktiem viens ar otru. Tādēļ divas blakus esošās virsotnes, kas citādi atrodas pie viļņošanās, tiek atdalītas viena viļņa garumā. Viļņa viļņa garumu var raksturot ar simbolu ‘λ’ lambda.
viļņa garums
Viļņa garums ir attālums starp diviem cekuliem vai divām silēm viļņā. Viļņa pīķa punkts ir virsotne, savukārt viļņa formas zemākais punkts ir sile. Viļņa garuma mērvienības ir metri, cm, mms, nms utt.
Viļņa garuma (λ) vienādojums ir = λ = v / f
Kur
V = fāzes ātrums vai ātrums
f = frekvence
Kā viļņa garums un frekvence ir saistīti?
Ceļošana elektromagnētisks vai EM viļņus var veikt ar ātrumu 299 792 km / sek. Šī ir viena no svarīgākajām īpašībām. Ir pieejami daudzi viļņu veidi, kas mainās atkarībā no frekvences, kā arī ar viļņa garumu. Gaismas ātrumu var definēt, jo EM viļņa frekvence reizinās ar viļņa garumu.
Gaismas ātrums = viļņa garums * svārstību biežums
Iepriekšminēto vienādojumu izmanto, lai atklātu EM viļņa frekvenci vai viļņa garumu, dalot mērījumu ar gaismas ātrumu, lai iegūtu vēl vienu mērījumu.
Frekvences un viļņa garuma saistība
Attiecība starp viļņa garumu un gaismas biežumu var pastāvēt, ja augstfrekvences vilnis pa virvi pārvietojas ātrāk nekā iepriekš. Kādā tā posmā mēs varam novērot, ka viļņa garums kļūst īsāks. Tādējādi mums precīzi jāzina, kādas ir šīs attiecības.
attiecības starp viļņa garumu un frekvenci
Cits lielums ir laika periods, kuru var izmantot signāla ilustrēšanai. To var arī definēt, kad tiek ņemts laiks svārstību pabeigšanai. Kad frekvence nosaka viļņa svārstību skaitu, un to var izteikt kā,
Biežums = 1 / T laika periods vai f = 1 / T
Katra signāla pozīcija sasniedz vienu un to pašu ātrumu pēc viena perioda, jo signāls iziet caur vienu svārstību vienā posmā. Tas notiek, kad katrs svārstību sesijas rezultāts pārvietojas pa viļņa garuma attālumu vienas fāzes ietvaros, lai aizvērtos.
Viļņa ātrumu (v) var raksturot kā kosmosu, kas pārvietots pa viļņu katrai laika vienībai. Ja tiek uzskatīts, ka signāls vienā laika posmā veic viena viļņa garumu,
V = λ / T
Tāpēc mēs zinām, ka T = 1 / f, tāpēc iepriekš minēto vienādojumu var izteikt kā
V = f λ
Viļņa ātrums ir līdzvērtīgs viļņa garuma un frekvences reizinājumam, kas norāda uz saistību starp šiem diviem.
Saistība starp vadāmo viļņa garumu un robežfrekvenci
Attiecību vadītais viļņa garums un sliekšņa biežums ir apspriesti turpmāk.
Virziena viļņa garums
Virzīto viļņa garumu var definēt kā atstarpi starp divām ekvivalentām fāzes plaknēm ar viļņvadu. Šis viļņa garums ir funkcija, ko izmanto, lai darbinātu frekvenci, kā arī zemu viļņa garumu. Virzošā viļņa garuma vienādojums ir parādīts zemāk.
λguide = λfreespace / √ ((1- λfreespace) / λ cutoff) 2
λ rokasgrāmata = c / f x1 / √1- (c / 2af) 2
To galvenokārt izmanto, projektējot sadalītus veidojumus viļņvadā. Piemēram, ja mēs izstrādājam diodes slēdzi, piemēram, a PIN diode izmantojot divas šunta diodes ar 3/4 viļņa garuma atstarpēm, dizainā izmantojiet vadošā viļņa garumu (3/4). Viļņvadā vadītais viļņa garums ir ilgāks, salīdzinot to brīvajā telpā.
Griešanas biežumi
Ir dažādi pārraides režīmu veidi, kas atbalsta viļņvadu. Bet parastais pārraides režīms taisnstūra viļņvadā ir pazīstams kā TE10. Šajā režīmā izmantotais augšējais gaismas viļņa garums vai apakšējā robežlīmeņa frekvence ir ļoti vienkārša. Augšējā nogriešanas frekvence ir precīzi viena oktāva virs apakšējās.
λ augšējā robeža = 2 x a
fapakšējā robeža= c / 2a (GHz)
a = plaša sienas dimensija
c = gaismas ātrums
Taisnstūra viļņvadam parastās darbības robežas ir robežās no 125% līdz 189% no zemākās frekvences. Tāpēc WR90 robežfrekvence ir 6,557 GHz, un parastā darbības josla svārstās no 8,2 GHz līdz 12,4 GHz. Vadotnes darbība apstāsies pie zemākās izslēgšanās frekvences.
Sakarība starp skaņas viļņa ātrumu un frekvenci
Skaņas vilnis pārvietojas ar noteiktu ātrumu, un tam ir tādas īpašības kā viļņa garums, kā arī frekvence. Skaņas ātrumu var novērot uguņošanas ierīcē. Sprādziena liesma tiek novērota labi, tiklīdz tās skaņa ir skaidri dzirdama, skaņas viļņi pārvietojas ar fiksētu ātrumu, kas ir daudz lēnāks, salīdzinot ar gaismu.
Skaņas frekvenci var tieši noteikt, un to sauc par piķi. Skaņas viļņa garums netiek tieši noteikts, tomēr netiešas liecības tiek atrastas mūzikas instrumenta lieluma savienojumā ar piķi.
Attiecība starp skaņas viļņa ātrumu un frekvenci visiem viļņiem ir vienāda
Vw = fλ
Kur ‘Vw’ ir skaņas ātrums.
‘F’ ir frekvence
‘Λ’ ir viļņa garums.
Kad skaņas vilnis sāk pārvietoties no viena vidēja uz citu, skaņas ātrumu var mainīt. Bet parasti frekvence paliek ļoti līdzīga, jo tā ir līdzīga virzītai svārstībai. Ja ‘Vw’ mainās un frekvence paliek nemainīga, pēc tam viļņa garums jāmaina. Kad skaņas ātrums ir lielāks, tad tā viļņa garums ir lielāks noteiktai frekvencei.
