Образовательный портал

Распространение радиоволн. Радиолокация

Для проведения урока предлагается конспект, сопровождаемый мультимедийной презентацией, которая создана в программе MicrosoftPowerPoint.

Методическая цель - показать возможность использования мультимедийной презентации для проведения лекции по физике на примере темы « Распространение радиоволн. Радиолокация»

Цели:

1. Восприятие и первичное закрепление нового учебного материала.
2. Ознакомить учащихся со свойствами радиоволн, объяснить принцип радиолокации и

применение.

Задачи:

1.         Формирование  навыков: анализировать информацию, работать с литературой.

2.         Развитие мышления, концентрации внимания, познавательного интереса.

3.         3. Формирование научного мировоззрения.

 Повторение:

- Что такое электромагнитная волна?

-Опишите процесс возникновения электромагнитной волны.

-От чего зависит скорость электромагнитной волны?

-Что является источником электромагнитных волн?

Что такое дифракция?

Изучение нового материала:

1.       Радиосвязь.

2.       Понятие об ионосфере.

3.       Радиолокация.

4.       Расчет пути пройденного Радиосвязь осуществляется на :

5.       Длинных  10000 – 1000м радиоволнами.

6.       Применение.

 

Средних  1000 – 100м

Коротких 100 – 10м

Ультракоротких  меньше 10м   волнах.

Дифракция – явление огибания  волнами препятствий, встречающихся на их пути,  и проникновения их в область за препятствия. Дифракция присуща волнам любой природы.

ДЛИННЫЕ ВОЛНЫ за счет дифракции распространяются далеко за пределами видимого горизонта; радиопередачи на длинных волнах можно принимать на больших расстояниях за пределами прямой видимости антенны.

СРЕДНИЕ ВОЛНЫ испытывают меньшую дифракцию у поверхности Земли и распространяются за счет дифракции на меньшее расстояние за пределы прямой видимости.

КОРОТКИЕ ВОЛНЫ еще менее способны к дифракции у поверхности Земли, но их можно принимать в любой точке на поверхности Земли.

Распространение коротких радиоволн  на большие расстояния от передающей радиостанции объясняется их способностью отражаться от и ИОНОСФЕРЫ.

ИОНОСФЕРОЙ называется верхняя часть атмосферы, начинающаяся с расстояния 50 км от поверхности Земли, и переходящая в межпланетную плазму на расстояниях 70 – 80 тыс.км.

ОСОБЕННОСТЬЮ ИОНОСФЕРЫ ЯВЛЯЕТСЯ ВЫСОКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ В НЕЙ СВОБОДНЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ- ИОНОВ И ЭЛЕКТРОНОВ.

Ионизация верхних слоев атмосферы создается ультрафиолетовым и рентгеновским излучениями Солнца.

Максимальное значение количества Свободных  электронов в ионосфере 2*10- 5*10

Электронов в кубическом сантиметре – достигается на высотах 250-400 км от поверхности Земли.

ПРВОДЯЩИЙ СЛОЙ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ – ИОНОСФЕРА – СПОСОБЕН ПОГЛОЩАТЬ И ОТРАЖАТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ.

От ионосферы хорошо отражаются длинные радиоволны. Это явление наряду с дифракцией увеличивает дальность распространения длинных волн.

Хорошо отражаются ионосферой и короткие волны (радио)

Многократные отражения коротких радиоволн от ионосферы и земной поверхности делают возможность радиосвязь на коротких волнах между любыми точками на Земле.

Ультракороткие проникают сквозь ионосферу и почти не огибают поверхность Земли. Поэтому используются для радиосвязи между пунктами в пределах прямой видимости, а также для связи с космическими кораблями.

 

ИТАК:

ДЛИННЫЕ ВОЛНЫ *скользят* вдоль поверхности Земли;

КОРОТКИЕ ВОЛНЫ многократно отражаются от ионосферы и поверхности Земли;

УЛЬТРОКОРОТКИЕ проникают сквозь ионосферу.

- РАДИОЛОКАЦИЯ -

 

Большую роль в современном морском флоте, авиации и космонавтике играют РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ   СРЕДСТВА СВЯЗИ.

Радиолокация – обнаружение и точное определение местонахождение объекта с помощью радиоволн.

В основе принципа радиолокации лежит свойство отражения электромагнитных волн.

 

Определение пути пройденного радиоволнами:

Если измерить с помощью электронной аппаратуры длительность промежутка времени t  между моментами времени отправления и возвращения электромагнитных вол, можно определить путь, пройденный радиоволнами:

   C- скорость электромагнитной волны

Так как волны прошли путь до тела и обратно, расстояние до тела, отражавшего радиоволны, равно половине этого пути:

 

Чтобы определить не только расстояние до тела, но и его положение в пространстве, необходимо посылать радиоволны узконаправленным пучком. Узконаправленный пучок создается с помощью антенны, имеющей форму, близкую к сферической. Используются ультракороткие волны.

 

Вода, суша, влажная почва, городские строения и транспортные коммуникации по-разному

отражают радиоволны. Это позволяет получить своеобразную карту местности, на которой летит самолет, с помощью радиолокационных приборов на самолете.

Облака не являются преградой для электромагнитных волн.

Пеленгация – определение координат, местоположения объектов.

 

Применение:

1.Авиация, космонавтика, флот: безопасность движения судов, при любой погоде и в любое время суток, предотвращение их столкновения, безопасность взлета и посадки.

2.Военное дело: своевременное обнаружение самолетов или ракет противника, автоматическая корректировка огня.

3.Радиолокация планет: измерение расстояния до них, уточнение параметров их орбит, определение периода вращения, наблюдение рельефа поверхности.

4. Аварийная радиоспасательная служба- в России *КОСПАС* , в США , Канаде, Франции *САРСАТ*.С ее помощью удалось предотвратить гибель многих людей при авариях.

 

Закрепление материала:

1.       На каких принципах основана работа радиолокатора?

Ответ: Работа радиолокатора основана на отражении радиоволн различными препятствиями.

2.       Имеются ли существенные различия между условиями распространения радиоволн на Земле и на Луне?

Ответ: Луна не имеет ионосферы. Следовательно радиосвязь на Луне во всех диапазонах может происходить только в пределах прямой видимости. На Земле же радиосвязь на больших расстояниях осуществляется за счет отражения радиоволн от ионосферы и огибания земной поверхности.

 

3.Решение задач из сборника Рымкевич  № 995, № 1009 ( ответ 30 км).

 

№ 995

Молния представляет собой искровой разряд в атмосфере длительностью несколько десятков микросекунд. Он порождает электромагнитные волны, наибольшая мощность которых приходится на диапазон средних и длинных волн радиоприемников.

№ 1009

Дано: t =200 мкс = 2*10^-4с

Найти: l

Решение:

Радиосигнал локатора прошел путь 2l, где l – расстояние до объекта, со скоростью с-скорость света в воздухе.

Тогда 2l=ct. Отсюда

L=ct/2=3*10⁸ *2*10⁴c /2=3*10⁴м = 30км.

Ответ: L=30км.

 

 

Домашнее задание:

 

&55, 56, Задача, сборник Рымкевич № 996, 997.