Mikrodalğalı Müzakirə Sual Nümunələri
Mikrodalğalılar, dalğa uzunluqları 1 mm-dən 1 m-ə qədər olan elektromaqnit spektrinin bir hissəsidir. Bu dalğalar tez-tez simsiz rabitə, radar, astronomiya və mikrodalğalı sobalar kimi məişət cihazları kimi müxtəlif müasir texnologiyalarda istifadə olunur. Mikrodalğalı tətbiqlərin əhəmiyyətini nəzərə alaraq, tələbələr, xüsusən də fizika və ya mühəndislik ixtisası üzrə təhsil alanlar üçün mikrodalğalıların əsaslarını, o cümlədən onlarla əlaqəli problemləri necə həll edəcəyini anlamaq vacibdir. Bu məqalədə bir neçə nümunə məsələsi müzakirə olunacaq və mikrodalğalılar müzakirə olunacaq.
Sual 1: Dalğa uzunluğu və tezlik
Sual:
Mikrodalğalı sobanın tezliyi 10 GHz olduğu üçün onun dalğa uzunluğunu hesablayın. (İşıq sürətini c = 3 x 10^8 m/s istifadə edin)
Müzakirə:
İlk növbədə, dalğa uzunluğu (λ), tezlik (f) və işığın sürəti (c) arasındakı əlaqəni xatırlayırıq:
\[ c = \lambda \cdot f \]
Dalğa uzunluğunu (λ) tapmaq üçün bu düsturu təkrarlaya və ya təkrarlaya bilərik:
\[ \lambda = \frac{c}{f} \]
Tezlik (f) = 10 GHz = 10 x 10^9 Hz və işıq sürəti (c) = 3 x 10^8 m/s olduqda, bu iki dəyəri düstura daxil edirik:
\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}{10 \times 10^9 \, \text{Hz}} \]
\[ \lambda = 0.03 \, \text{m} \]
Beləliklə, mikrodalğalı sobanın dalğa uzunluğu 0,03 metr və ya 3 sm-dir.
Sual 2: Ötürmə Gücü və Məsafə
Sual:
Mikrodalğalı ötürücü 50 Vt güc yayır. İzotrop yayılmanı fərz edərək, ötürücü mənbəyindən 2 metr məsafədə mikrodalğalı intensivliyi hesablayın.
Müzakirə:
İntensivliyi hesablamaq üçün vahid sahəyə düşən güc tənliyindən istifadə edirik:
\[ I = \frac{P}{A} \]
P gücdür (50 Vt) və A radiusu 2 metr olan bir kürənin səth sahəsidir:
\[ A = 4 \pi r^2 \]
Sahə düsturuna r = 2 metr dəyərini daxil edin:
\[ A = 4 \pi (2 \, \text{m})^2 \]
\[ A = 16 \pi \, \text{m}^2 \]
Sonra intensivliyi hesablayın:
\[ I = \frac{50 \, \text{W}}{16 \pi \, \text{m}^2} \]
Rəqəmsal dəyərlərin hesablanması:
\[ I \təxminən \frac{50}{50.265} \]
\[ I \təxminən 0.995 \, \text{W/m}^2 \]
Beləliklə, ötürücü mənbəyindən 2 metr məsafədə mikrodalğa intensivliyi təxminən 0.995 Vt/m²-dir.
Sual 3: Mikrodalğalı sobalarda Doppler effekti
Sual:
108 km/saat (30 m/s) sürətlə hərəkət edən nəqliyyat vasitəsi 5 GHz tezliyində mikrodalğalı şüalar ötürən radara yaxınlaşır. Əgər mikrodalğalı şüalanmanın sürəti işıq sürətidirsə, radarın qəbul etdiyi tezliyi hesablayın.
Müzakirə:
Alınan tezlik (f') üçün Doppler effektindən istifadə edin:
\[ f' = f \left(\frac{c + v}{c}\right) \]
Harada:
– f' = qəbul tezliyi
– f = mənbə tezliyi = 5 GHz = 5 x 10^9 Hz
– c = işığın sürəti = 3 x 10^8 m/s
– v = nəqliyyat vasitəsinin sürəti = 30 m/s
Dəyərləri düstura əvəz edin:
\[ f' = 5 \times 10^9 \left(\frac{3 \times 10^8 + 30}{3 \times 10^8}\right) \]
\[ f' \təxminən 5 \times 10^9 \left(1 + \frac{30}{3 \times 10^8}\right) \]
\[ f' \təxminən 5 \times 10^9 \left(1 + 1 \times 10^{-7}\right) \]
\[ f' \təxminən 5 \times 10^9 \times 1.0000001 \]
\[ f' \təxminən 5.0000005 \dəfə 10^9 \]
\[ f' \təxminən 5.0000005 \, \text{GHz} \]
Beləliklə, radarın qəbul etdiyi tezlik təxminən 5.0000005 GHz-dir.
Sual 4: Materiallar tərəfindən enerji udma
Sual:
Düşən dalğa intensivliyi 10 Vt/m² olduqda, müəyyən bir material 2 Vt mikrodalğalı enerjini udur. Materialın səth sahəsini hesablayın.
Müzakirə:
Udma gücü ilə səth sahəsi və intensivlik arasındakı əlaqədən istifadə edin:
\[ P = I \cdot A \]
Məlum dəyərləri əvəz edin:
\[ 2 \, \text{W} = 10 \, \text{W/m}^2 \cdot A \]
A üçün həll:
\[ A = \frac{2 \, \text{W}}{10 \, \text{W/m}^2} \]
\[ A = 0.2 \, \text{m}^2 \]
Beləliklə, materialın səth sahəsi 0,2 m²-dir.
Sual 5: Əks olunma və müdaxilə nümunələri
Sual:
İki mikrodalğalı anten eyni istiqamətdə 6 sm dalğa uzunluğunda dalğalar yayır. Antenlər arasındakı məsafə 12 sm-dirsə, konstruktiv müdaxilə ilk olaraq hansı nöqtədə baş verir?
Müzakirə:
Konstruktiv müdaxilə iki mənbə arasındakı yol fərqi k = ±nλ olduqda baş verir (n 0 daxil olmaqla sıfırdan fərqli tam ədəddir). İlk dəfə konstruktiv müdaxilə (n=1):
\[ d = n \lambda/2 \]
Anten məsafəsi 12 sm və dalğa uzunluğu 6 sm olduğundan, ilk konstruktiv müdaxilə üçün yol fərqi aşağıdakı nöqtədə baş verir:
\[ d = n (\lambda/2) \]
Beləliklə:
\[ 12 = 1 \dəfə (6/2) \]
Beləliklə, məsafə belədir:
\[ 12 = 1 \üçün 3 \]
Bu tənlik ümumi olan üzərində interferensiya nümunələrinin əmələ gəlməsi ilə əlaqəli olduğundan, mənbədən və ya yoldan məsafənin mərkəz xəttində qeyri-izliyə, yəni fərz edilən sabit mövqe nümunəsi ilə əlaqəli olmayan iz xəttinin sabit polyar mövqeyinə əsaslanaraq dizayn etdiyimiz fərziyyədən irəli gəlir.
-
Bunlar mikrodalğalı problemlərinin bəzi nümunələri və onları necə həll etmək olar. Bu kimi problemləri anlamaq və həll etməyə alışmaqla, elm və texnologiyanın müxtəlif sahələrində mikrodalğalı anlayışları daha asan qavramağınıza və tətbiq etməyinizə ümid edilir.
