Fa'ata'ita'iga o Fesili i Talanoaga i le Microwave
O microwave o se vaega o le electromagnetic spectrum ma o galu e amata mai le 1 mm i le 1 m. O nei galu e masani ona faʻaaogaina i tekinolosi faʻaonaponei eseese, e pei o fesoʻotaʻiga uaealesi, radar, astronomy, ma masini faʻaoga i totonu o fale e pei o ogaumu microwave. I le taua o faʻaoga microwave, e taua tele mo tamaiti aʻoga, aemaise lava i latou o loʻo suʻesuʻeina le fisiki poʻo le inisinia, ona malamalama i mea taua o microwave, e aofia ai le auala e foia ai faʻafitauli e fesoʻotaʻi ma ia. O lenei tusiga o le a talanoaina ai ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli ma talanoaina microwave.
Fesili 1: Umi o le galu ma le tele o taimi
Fesili:
I le tulaga o le microwave e 10 GHz le televave, fuafua le umi o le galu o le microwave. (Faaaoga le saoasaoa o le malamalama c = 3 x 10^8 m/s)
Talanoaga:
Muamua lava, tatou te manatua le sootaga i le va o le galu (λ), le televave (f), ma le saoasaoa o le malamalama (c):
\[ c = \lambda \cdot f \]
E mafai ona tatou toe faia lenei fua fa'atatau e su'e ai le galu (λ):
\[ \lambda = \frac{c}{f} \]
I le tuʻuina atu o le televave (f) = 10 GHz = 10 x 10^9 Hz, ma le saoasaoa o le malamalama (c) = 3 x 10^8 m/s, tatou te faʻapipiʻiina nei tau e lua i le fua faʻatatau:
\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8 \, \text{m/s}}{10 \times 10^9 \, \text{Hz}} \]
\[ \lambda = 0.03 \, \text{m} \]
O lea la, o le galu o le maikoloveve e 0,03 mita pe 3 cm.
Fesili 2: Fa'asalalauina o le Malosiaga ma le Mamao
Fesili:
E fa'asalalauina e se masini fa'asalalau maikoloveve le malosiaga e 50 W. Fuafua le malosi o le maikoloveve i le mamao e 2 mita mai le puna o le masini fa'asalalau, i le manatu o le isotropic propagation.
Talanoaga:
Mo le fuafuaina o le malosi, matou te faʻaaogaina le fua faʻatatau o le malosiaga i le iunite o le eria:
\[ I = \frac{P}{A} \]
O le P o le malosiaga (50 W) ma o le A o le lautele o le fogāeleele o se polo e 2 mita le lautele:
\[ A = 4 \pi r^2 \]
Ulufale le tau r = 2 mita i le fua fa'atatau o le eria:
\[ A = 4 \pi (2 \, \text{m})^2 \]
\[ A = 16 \pi \, \text{m}^2 \]
Ona fuafua lea o le malosi:
\[ I = \frac{50 \, \text{W}}{16 \pi \, \text{m}^2} \]
Fuafuaina o fuainumera:
\[ Ou te \approx \frac{50}{50.265} \]
\[ I \approx 0.995 \, \text{W/m}^2 \]
O lea la, o le malosi o le maikoloveve i le mamao e 2 mita mai le puna o le transmitter e tusa ma le 0.995 W/m².
Fesili 3: Aafiaga Doppler i Maikolovevu
Fesili:
O se ta'avale o lo'o alu i le 108 km/h (30 m/s) e latalata atu i se radar o lo'o fa'asalalauina atu ni maikoloveve i le televave o le 5 GHz. Fa'atatau le televave e maua e le radar pe afai o le saoasaoa o le maikoloveve o le saoasaoa o le malamalama.
Talanoaga:
Faaaoga le aafiaga o le Doppler mo le televave e maua (f'):
\[ f' = f \left(\frac{c + v}{c}\right) \]
O fea:
– f' = taimi e maua ai
– f = taimi fa'asalalau = 5 GHz = 5 x 10^9 Hz
– c = saoasaoa o le malamalama = 3 x 10^8 m/s
– v = saoasaoa o le taavale = 30 m/s
Sui ia tau i totonu o le fua fa'atatau:
\[ f' = 5 \times 10^9 \left(\frac{3 \times 10^8 + 30}{3 \times 10^8}\right) \]
\[ f' \approx 5 \times 10^9 \left(1 + \frac{30}{3 \times 10^8}\right) \]
\[ f' \approx 5 \times 10^9 \left(1 + 1 \times 10^{-7}\right) \]
\[ f' \pe tusa ma le 5 \times 10^9 \times 1.0000001 \]
\[ f' \approx 5.0000005 \times 10^9 \]
\[ f' \approx 5.0000005 \, \text{GHz} \]
O lea la, o le televave e maua e le radar e tusa ma le 5.0000005 GHz.
Fesili 4: Fa'aaogaina o le Malosiaga e ala i Meafaitino
Fesili:
E mitiia e se mea patino le 2 W o le malosiaga o le maikoloveve pe a oo le malosi o galu e 10 W/m². Fuafua le lautele o le fogaeleele o le mea.
Talanoaga:
Faaaoga le sootaga i le va o le malosi o le mitiia ma le lautele o le fogaeleele ma le malosi:
\[ P = I \cdot A \]
Suitulaga tau ua iloa:
\[ 2 \, \text{W} = 10 \, \text{W/m}^2 \cdot A \]
Foia mo le A:
\[ A = \frac{2 \, \text{W}}{10 \, \text{W/m}^2} \]
\[ A = 0.2 \, \text{m}^2 \]
O lea la, o le lautele o le meafaitino e 0,2 m².
Fesili 5: Fa'ata'ita'iga o le Mafaufau ma le Fa'alavelave
Fesili:
E lua antenna maikoloveve e fa'asalalauina atu galu e 6 cm le umi o le galu i le itu e tasi. Afai e 12 cm le mamao i le va o antenna, o le fea le taimi e muamua tupu ai le fa'alavelave fa'atupu fa'alavelave?
Talanoaga:
E tupu le fa'alavelave fa'atupu pe a fai o le eseesega o le ala i le va o punaoa e lua o le k = ±nλ (o le n o se numera atoa e le o le zero e aofia ai le 0). Mo le taimi muamua, o le fa'alavelave fa'atupu (n=1):
\[ d = n \lambda/2 \]
Talu ai o le mamao o le antenna e 12 cm ma o le galu e 6 cm, o le eseesega o le ala mo le faʻalavelave faufale muamua e tupu i le:
\[ d = n (\lambda/2) \]
O lea la:
\[ 12 = 1 \times (6/2) \]
O lea la, o le mamao o loʻo maua e faapea:
\[ 12 = 1 \fa'ateleina le 3 \]
Ona o lenei fua fa'atatau e feso'ota'i ma le fa'avaeina o mamanu fa'alavelave i mea lautele, ona mai lea o le manatu tatou te mamanuina i luga o le laina ogatotonu o le mamao mai le puna po'o le ala e fa'avae i luga o le non-track, o lona uiga o le tulaga polar tumau o le laina trace lea e le feso'ota'i ma le mamanu tulaga mautu ua manatu i ai.
-
O nisi ia o faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli o le microwave ma le auala e foia ai. O le malamalama ma le masani i le foia o faʻafitauli faʻapenei, e faʻamoemoe o le a faigofie ai mo oe ona malamalama ma faʻaaoga manatu o le microwave i vaega eseese o le saienisi ma tekinolosi.
