مائڪرو ويڪرو بحث جي سوالن جا مثال
مائڪرو ويز برقي مقناطيسي اسپيڪٽرم جو حصو آهن جن جي موج 1 ملي ميٽر کان 1 ميٽر تائين هوندي آهي. اهي لهرون اڪثر ڪري مختلف جديد ٽيڪنالاجيز ۾ استعمال ٿينديون آهن، جهڙوڪ وائرليس ڪميونيڪيشن، ريڊار، فلڪيات، ۽ گهريلو سامان جهڙوڪ مائڪرو ويز اوون. مائڪرو ويز ايپليڪيشنن جي اهميت کي ڏسندي، شاگردن لاءِ، خاص طور تي جيڪي فزڪس يا انجنيئرنگ ۾ پڙهندا آهن، مائڪرو ويز جي بنيادي ڳالهين کي سمجهڻ انتهائي اهم آهي، جنهن ۾ انهن سان لاڳاپيل مسئلا ڪيئن حل ڪرڻ شامل آهن. هي مضمون ڪيترن ئي مثالن جي مسئلن تي بحث ڪندو ۽ مائڪرو ويز تي بحث ڪندو.
سوال 1: طول موج ۽ تعدد
سوال:
هڪ مائڪرو ويف جي فريڪوئنسي 10 GHz آهي، تنهن ڪري مائڪرو ويف جي موج جي ڊيگهه جو حساب لڳايو. (روشني جي رفتار استعمال ڪريو c = 3 x 10^8 m/s)
بحث:
سڀ کان پهرين، اسان کي طول موج (λ)، تعدد (f)، ۽ روشني جي رفتار (c) جي وچ ۾ تعلق ياد آهي:
\[ ج = \ليمبڊا \سي ڊاٽ ايف \]
اسان طول موج (λ) ڳولڻ لاءِ هن فارمولي کي ورجائي سگهون ٿا:
\[ \ليمبڊا = \فريڪ{سي}{ايف} \]
فريڪوئنسي (f) = 10 GHz = 10 x 10^9 Hz، ۽ روشني جي رفتار (c) = 3 x 10^8 m/s ڏني وئي، اسان انهن ٻن قدرن کي فارمولا ۾ شامل ڪريون ٿا:
\[ \ليمبڊا = \فريڪ{3 \وقت 10^8 \، \ٽيڪسٽ{ميٽر/سيڪنڊ}}{10 \وقت 10^9 \، \ٽيڪسٽ{هز}} \]
\[ \ليمبڊا = 0.03 \، \ٽيڪسٽ{م} \]
تنهن ڪري، مائڪرو ويڪرو جي موج جي ڊيگهه 0,03 ميٽر يا 3 سينٽي ميٽر آهي.
سوال 2: بجلي ۽ فاصلي جي منتقلي
سوال:
هڪ مائڪرو ويف ٽرانسميٽر 50 واٽ جي طاقت خارج ڪري ٿو. ٽرانسميٽر جي ذريعن کان 2 ميٽر جي مفاصلي تي مائڪرو ويف جي شدت جو حساب ڪريو، فرض ڪريو ته آئسوٽروپڪ پروپيگيشن.
بحث:
شدت جي حساب لاءِ، اسان پاور في يونٽ ايريا مساوات استعمال ڪندا آهيون:
\[ آئون = \فريڪ{پي}{اي} \]
P طاقت (50 W) آهي ۽ A 2 ميٽر جي ريڊيس واري گولي جي مٿاڇري واري ايراضي آهي:
\[ الف = 4 \پائي ر^2 \]
علائقي جي فارمولا ۾ r = 2 ميٽر جي قيمت داخل ڪريو:
\[ الف = 4 \پائي (2 \، \ٽيڪسٽ{م})^2 \]
\[ الف = 16 \پائي \، \ٽيڪسٽ{م}^2 \]
پوءِ شدت جو حساب ڪريو:
\[ آئون = \frac{50 \, \ٽيڪسٽ{ڊبليو}}{16 \pi \, \ٽيڪسٽ{م}^2} \]
عددي قدرن جو حساب ڪرڻ:
\[ آئون \تقريبن \frac{50}{50.265} \]
\[ I \لڳ ڀڳ 0.995 \، \ٽيڪسٽ{W/m}^2 \]
تنهن ڪري، ٽرانسميٽر ذريعن کان 2 ميٽر جي مفاصلي تي مائڪرو ويڪرو جي شدت تقريباً 0.995 W/m² آهي.
سوال 3: مائڪرو ويز ۾ ڊاپلر اثر
سوال:
هڪ گاڏي 108 ڪلوميٽر في ڪلاڪ (30 ميٽر في سيڪنڊ) جي رفتار سان هلندڙ آهي جيڪا 5 GHz جي فريڪوئنسي تي مائڪرو ويز منتقل ڪندڙ ريڊار جي ويجهو اچي ٿي. جيڪڏهن مائڪرو ويز جي رفتار روشني جي رفتار آهي ته ريڊار پاران حاصل ڪيل فريڪوئنسي جو حساب ڪريو.
بحث:
حاصل ڪيل فريڪوئنسي (f') لاءِ ڊاپلر اثر استعمال ڪريو:
\[ f' = f \کاٻو (\frac{c + v}{c}\ساڄو) \]
ڪٿي:
– f' = وصول ڪيل تعدد
– f = ذريعو فريڪوئنسي = 5 GHz = 5 x 10^9 Hz
– ج = روشني جي رفتار = 3 x 10^8 ميٽر/سيڪنڊ
– v = گاڏي جي رفتار = 30 ميٽر/سيڪنڊ
قدرن کي فارمولي ۾ تبديل ڪريو:
\[ f' = 5 \ ڀيرا 10^9 \ کاٻي پاسي (\ فريڪ {3 \ ڀيرا 10^8 + 30} {3 \ ڀيرا 10^8} \ ساڄي پاسي) \]
\[ f' \لڳ ڀڳ 5 \وقت 10^9 \کاٻو(1 + \frac{30}{3 \وقت 10^8}\ساڄو) \]
\[ f' \لڳ ڀڳ 5 \ٽائيم 10^9 \ليفٽ(1 + 1 \ٽائيم 10^{-7}\right) \]
\[ f' \لڳ ڀڳ 5 \وقت 10^9 \وقت 1.0000001 \]
\[ f' \تقريبن 5.0000005 \وقت 10^9 \]
\[ f' \لڳ ڀڳ 5.0000005 \, \ٽيڪسٽ{GHz} \]
تنهن ڪري، ريڊار پاران حاصل ڪيل فريڪوئنسي تقريباً 5.0000005 GHz آهي.
سوال 4: مواد جي لحاظ کان طاقت جذب
سوال:
جڏهن واقعي واري لهر جي شدت 10 W/m² هوندي آهي ته هڪ خاص مواد 2 W مائڪرو ويو پاور جذب ڪري ٿو. مواد جي مٿاڇري واري علائقي جو حساب ڪريو.
بحث:
جذب ڪرڻ جي طاقت ۽ مٿاڇري جي ايراضي ۽ شدت جي وچ ۾ تعلق استعمال ڪريو:
\[ پي = آءِ \سي ڊيٽ اي \]
ڄاڻايل قدرن کي متبادل بڻايو:
\[ 2 \, \ٽيڪسٽ{ڊبليو} = 10 \, \ٽيڪسٽ{ڊبليو/ميٽر}^2 \سي ڊاٽ اي \]
الف لاءِ حل ڪرڻ:
\[ الف = \frac{2 \, \ٽيڪسٽ{ڊبليو}}{10 \, \ٽيڪسٽ{ڊبليو/ميٽر}^2} \]
\[ الف = 0.2 \، \ٽيڪسٽ{م}^2 \]
تنهن ڪري، مواد جي مٿاڇري واري ايراضي 0,2 m² آهي.
سوال 5: عڪاسي ۽ مداخلت جا نمونا
سوال:
ٻہ مائڪرو ويو اينٽينا ساڳئي طرف 6 سينٽي ميٽر جي موج جي لهرن کي خارج ڪن ٿا. جيڪڏهن اينٽينن جي وچ ۾ فاصلو 12 سينٽي ميٽر آهي، ته پوءِ پهرين ڪهڙي نقطي تي تعميري مداخلت ٿيندي؟
بحث:
تعميري مداخلت تڏهن ٿيندي آهي جڏهن ٻن ذريعن جي وچ ۾ رستي جو فرق k = ±nλ هوندو آهي (n هڪ غير صفر عدد آهي جنهن ۾ 0 شامل آهي). پهريون ڀيرو تعميري مداخلت (n=1):
\[ ڊي = ن \ليمبڊا/2 \]
جيئن ته اينٽينا جو فاصلو 12 سينٽي ميٽر آهي ۽ موج جي ڊيگهه 6 سينٽي ميٽر آهي، پهرين تعميري مداخلت لاءِ رستي جو فرق هتي ٿئي ٿو:
\[ ڊي = ن (\ليمبڊا/2) \]
تنهن ڪري:
\[ 12 = 1 \ ڀيرا (6/2) \]
تنهنڪري فاصلو واقع آهي:
\[ 12 = 1 \ ڀيرا 3 \]
ڇاڪاڻ ته هي مساوات مداخلت جي نمونن جي ٺهڻ سان لاڳاپيل آهي جيڪو عام آهي، پوءِ مفروضو مان جيڪو اسان ذريعو يا رستي کان فاصلي جي مرڪزي لڪير تي غير ٽريڪ جي بنياد تي ڊيزائن ڪريون ٿا، يعني ٽريس لائن جي مسلسل قطبي پوزيشن جيڪا فرض ڪيل مقرر پوزيشن نموني سان لاڳاپيل ناهي.
-
هي مائڪرو ويف مسئلن جون ڪجهه مثال آهن ۽ انهن کي ڪيئن حل ڪجي. اهڙن مسئلن کي سمجهڻ ۽ حل ڪرڻ جي عادت ٿيڻ سان، اميد آهي ته توهان لاءِ سائنس ۽ ٽيڪنالاجي جي مختلف شعبن ۾ مائڪرو ويف تصورن کي سمجهڻ ۽ لاڳو ڪرڻ آسان ٿيندو.
