Me teame, et nii elektriline kui ka magnetiline väljad liiguvad lainete kujul ja nende väljade häirimist nimetatakse valguseks. Näiteks kui viskate kivi basseini, võime märgata laineid ringikujulisena, mis liigub kivist väljapoole. Sarnaselt nendele lainetele on igal valguse lainel kõrgete punktide jada, mida nimetatakse harjadeks, kus elektrivälja maksimaalne väärtus on, ja madalate punktide jada nimetatakse küna, kus elektrivälja väärtus on kõige madalam. Kahe laineharja vahelist kaugust nimetatakse lainepikkuseks ja ka küna puhul on see sama. Määratud punkti 1 sekundi jooksul läbi voolavate lainetuste arvu nimetatakse sageduseks ja see arvutatakse tsüklites sekundis, mida nimetatakse HZ-ks (Hertz). Selles artiklis käsitletakse lainepikkuse ja sageduse suhet.
Lainepikkuse ja sageduse seos
Lainepikkuse ja sageduse seos käsitleb peamiselt seda, mis on sagedus, milline on lainepikkus ja selle suhet.
Mis on sagedus?
Sagedust saab määratleda kui laineaja võnkumiste arvu iga ajaühiku kohta, arvutatuna Hz-des (hertsides). Inimeste kuuldav sagedusvahemik jääb vahemikku 20 Hz kuni 20000 Hz. Kui helisagedus on üle inimese kõrvade, on see tuntud kui ultraheli. Samamoodi, kui helisagedus on väiksem kui inimese kõrvade vahemik, on see tuntud kui infraheli.
Sageduse (f) võrrand on = 1 / T
Kus
f = sagedus
T = ajavahemik
Mis on lainepikkus?
Lainepikkus (kaugus / pikkus) võib määratleda kui faasis paikneva kahe lähedase punkti vaheline kaugus üksteisega. Seetõttu eraldatakse kaks külgnevat piiki, mis muidu on lainepikkusel, ühe lainepikkusega. Laine lainepikkust saab kirjeldada sümboliga λ lambda.
lainepikkus
Lainepikkus on kahe harja või kahe süvendi vaheline kaugus laines. Laine tipppunkt on haripunkt, samas kui lainekuju madalaim punkt on küna. Lainepikkuse ühikud on meetrid, cm, mms, nms jne.
Lainepikkuse (λ) võrrand on = λ = v / f
Kus
V = faasi kiirus või kiirus
f = sagedus
Kuidas on lainepikkus ja sagedus seotud?
Reisimine elektromagnetiline ehk EM-laineid saab teha kiirusega 299 792 km / sek. See on üks olulisi omadusi. Saadaval on arvukalt erinevaid laineid, mis varieeruvad nii sageduse kui ka lainepikkuse järgi. Valguskiirust saab määratleda kui EM-laine sagedus korrutatakse selle lainepikkusega.
Valguskiirus = lainepikkus * võnkesagedus
Eespool toodud võrrandit kasutatakse EM-laine sageduse või lainepikkuse avastamiseks, jagades mõõtmise valguse kiirusega, et saada veel üks mõõtmine.
Sageduse ja lainepikkuse seos
Lainepikkuse ja valguse sageduse suhe võib eksisteerida siis, kui kõrgsageduslik laine liigub köiel senisest kiiremini. Selle ühes etapis võime täheldada, et lainepikkus muutub lühemaks. Seega peame täpselt teadma, mis see suhe on.
seos lainepikkuse ja sageduse vahel
Teine suurus on ajavahemik, mida saab kasutada signaali illustreerimiseks. Seda saab määratleda ka siis, kui võnkumise lõpuleviimiseks kulub aeg. Kui sagedus otsustab laine võnkumiste arvu ja seda saab väljendada järgmiselt:
Sagedus = 1 / T ajaperiood või f = 1 / T
Signaali iga positsioon jõuab pärast ühte perioodi sama kiirusega, kuna signaal läbib ühe etapi jooksul ühe võnke. See juhtub siis, kui kõik võnkumise seansi tulemused läbivad ühe faasi jooksul lainepikkuste vahemaa, et sulgeda.
Laine kiirust (v) võib kirjeldada kui laine läbimist ruumi iga ajaühiku kohta. Kui usutakse, et signaal läbib ühe lainepikkuse ühe perioodi jooksul,
V = λ / T
Seetõttu teame, et T = 1 / f, nii et ülaltoodud võrrandit saab väljendada järgmiselt:
V = f λ
Laine kiirus on samaväärne selle lainepikkuse ja sageduse korrutisega, mis tähendab nende kahe seost.
Juhitud lainepikkuse ja piirsageduse suhe
Seost juhitavat lainepikkust ja piirsagedust käsitletakse allpool.
Juhtlaine pikkus
Juhitavat lainepikkust saab määratleda kui ruumi kahe samaväärse faasitasandi vahel lainepikkusega. See lainepikkus on funktsioon, mida kasutatakse nii sageduse kui ka madala piirväärtusega lainepikkuse käitamiseks. Juhilainepikkuse võrrand on näidatud allpool.
λjuhik = λvaba ruum / √ ((1- λvaba ruum) / λlõige) 2
λjuhis = c / f x1 / √1- (c / 2af) 2
Seda kasutatakse peamiselt lainejuhis hajutatud koosseisude kujundamisel. Näiteks kui me kavandame dioodlülitit nagu a PIN-diood kasutades kahte šuntdioodi 3/4 lainepikkusega tühikutega, kasutage oma kujunduses juhtlaine pikkust (3/4). Lainejuhis on juhitud lainepikkus seda pikem, kui võrrelda seda vabas ruumis.
Katkestussagedused
Lainejuhtimist toetavaid edastamisrežiime on erinevat tüüpi. Kuid ristkülikukujulise lainejuhi tavaline edastamisrežiim on tuntud kui TE10. Selle režiimi jaoks kasutatakse ülemist piirilainepikkust või madalamat väljalülitamise sagedust. Ülemine piirsagedus on täpselt üks oktaav üle alumise.
λ ülemine piir = 2 x a
falumine väljalõige= c / 2a (GHz)
a = lai seina mõõde
c = valguse kiirus
Ristkülikukujulise lainejuhi tavapärased tööpiirid jäävad vahemikku 125% kuni 189% madalamast väljalülitussagedusest. Seetõttu on WR90 piirsagedus 6,557 GHz ja tavaline tööpiirkond jääb vahemikku 8,2 GHz kuni 12,4 GHz. Juhiku töö peatub madalama väljalülitussageduse korral.
Heli lainepikkuse ja sageduse seos
Helilaine liigub kindla kiirusega ja sellel on ka selliseid omadusi nagu lainepikkus ja sagedus. Helikiirust saab jälgida ilutulestikul. Plahvatuse tulekahju täheldatakse hästi, kui selle heli on selgelt kuulda, helilained liiguvad kindla kiirusega, mis on valgusega võrreldes palju aeglasem.
Helisagedus võib olla otsene, mida võime märgata, mida nimetatakse helikõrguseks. Heli lainepikkust ei tuvastata otse, kuid kaudseid tõendeid leitakse muusikariista suuruse ja helikõrguse vahel.
Heli lainepikkuse ja sageduse suhe on kõigi lainete puhul sama
Vw = fλ
Kus ‘Vw’ on helikiirus.
‘F’ on sagedus
‘Λ’ on lainepikkus.
Kui helilaine hakkab liikuma ühelt kandjalt teisele, saab helikiirust muuta. Kuid tavaliselt jääb sagedus väga sarnaseks, kuna see sarnaneb juhitava võnkumisega. Kui ‘Vw’ muudab ja sagedus jääb samaks, siis pärast seda lainepikkus tuleb muuta. Kui helikiirus on suurem, on selle lainepikkus kindlaksmääratud sageduse korral suurem.
