בייַשפּיל פֿראַגן וועגן מיקראָוועלע דיסקוסיע
מייקראַוועוון זענען אַ טייל פֿון דעם עלעקטראָמאַגנעטישן ספּעקטרום מיט כוואַליע לענגקטס פֿון 1 מ״מ ביז 1 מעטער. די כוואַליעס ווערן אָפֿט גענוצט אין פֿאַרשידענע מאָדערנע טעכנאָלאָגיעס, ווי למשל וויירלעס קאָמוניקאַציע, ראַדאַר, אַסטראָנאָמיע, און הויזגעזינד אַפּפּליאַנסעס ווי מייקראַוועוון אָווענס. געגעבן די וויכטיקייט פֿון מייקראַוועוון אַפּליקאַציעס, איז עס קריטיש פֿאַר סטודענטן, ספּעציעל די וואָס שטודירן פֿיזיק אָדער אינזשעניריע, צו פֿאַרשטיין די יסודות פֿון מייקראַוועוון, אַרייַנגערעכנט ווי צו סאָלווען פּראָבלעמען פֿאַרבונדן מיט זיי. דער אַרטיקל וועט דיסקוטירן עטלעכע בייַשפּיל פּראָבלעמען און דיסקוטירן מייקראַוועוון.
פראגע 1: כוואַליע לענג און פרעקווענץ
פראגע:
געגעבן אַ מיקראָוועלע האט אַ פרעקווענץ פון 10 גיגאַהערץ, רעכנט אויס די כוואַליע-לענג פון דער מיקראָוועלע. (ניצט די גיכקייט פון ליכט c = 3 x 10^8 מעטער/סעקונדע)
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ערשטנס, געדענקען מיר די באַציִונג צווישן כוואַליע-לענג (λ), פֿרעקווענץ (f), און גיכקייט פֿון ליכט (c):
[c = ∫lambda − f]
מיר קענען אדער איבערחזרן די פאָרמולע צו געפֿינען די כוואַליע לענג (λ):
\[ \לאַמבדאַ = \frac{c}{f} \]
געגעבן אַ פרעקווענץ (f) = 10 GHz = 10 x 10^9 Hz, און אַ גיכקייט פון ליכט (c) = 3 x 10^8 m/s, לייגן מיר אריין די צוויי ווערטן אין דער פאָרמולע:
[לאַמבדאַ = (3 מאָל 10^8, מעטער/סעק.)/10 מאָל 10^9, הערץ]
\[ \לאַמבדאַ = 0.03 \, \text{m} \]
אַזוי, די כוואַליע לענג פון די מייקראַווייוו איז 0,03 מעטער אָדער 3 סענטימעטער.
פראגע 2: טראנסמיטינג מאכט און דיסטאנץ
פראגע:
א מייקראַוועוו טראַנסמיטער שיקט אַרויס אַ מאַכט פֿון 50 וואט. רעכנט אויס די מייקראַוועוו אינטענסיטעט אין אַ דיסטאַנץ פֿון 2 מעטער פֿון דער טראַנסמיטער מקור, אַננעמענדיג איזאָטראָפּישע פּראָפּאַגאַציע.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
צו רעכענען אינטענסיטעט, ניצן מיר די מאַכט פּער אַפּאַראַט שטח גלייכונג:
\[ איך = \frac{P}{A} \]
פּ איז די מאַכט (50 וואט) און A איז די ייבערפלאַך שטח פון אַ קויל מיט אַ ראַדיוס פון 2 מעטער:
\[A = 4 π r^2 \]
אַרייַן דעם ווערט r = 2 מעטער אין דער שטח פאָרמולע:
[A = 4 π(2, m)^2]
[A = 16 פּי, מ²]
דערנאך רעכנט אויס די אינטענסיטעט:
[I = \frac{50 \, \text{W}}{16 \pi \, \text{m}^2} \]
אויסרעכענען נומערישע ווערטן:
\[ איך \אַפּפּראָקס \frac{50}{50.265} \]
\[ איך \אומגעפער 0.995 \, \text{W/m}^2 \]
אַלזאָ, די מייקראַוועוו אינטענסיטעט ביי אַ דיסטאַנץ פון 2 מעטער פון דער טראַנסמיטער מקור איז בערך 0.995 וואט/מ².
פראגע 3: דאפלער עפעקט אין מייקראַוועוון
פראגע:
א פאָרמיטל וואָס פֿאָרט מיט 108 קילאָמעטער פּער שעה (30 מעטער פּער סעקונדע) נענטערט זיך צו אַ ראַדאַר וואָס טראַנסמיטירט מיקראָוועוון מיט אַ פֿרעקווענץ פֿון 5 גיגאַהערץ. רעכנט אויס די פֿרעקווענץ וואָס דער ראַדאַר באַקומט אויב די מיקראָוועוון גיכקייט איז די גיכקייט פֿון ליכט.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ניצט דעם דאָפּלער עפֿעקט פֿאַר דער באַקומענער פֿרעקווענץ (f'):
\[ f' = f \left(\frac{c + v}{c}\right) \]
וואו:
– f' = באַקומענע אָפטקייט
– f = קוואַל פרעקווענץ = 5 GHz = 5 x 10^9 Hz
– c = ליכט־גיך = 3 x 10^8 מעטער/סעקונדע
– v = פאָרמיטל גיכקייט = 30 מעטער/סעקונדע
שטעל אריין די ווערטן אין דער פארמל:
[f' = 5 × 10^9 (\frac{3 × 10^8 + 30}{3 × 10^8} רעכטס)]
[f' איז בערך 5 מאל 10^9 (1 + 30°C/3 מאל 10^8)]
[f' בערך 5 מאָל 10^9 (1 + 1 מאָל 10^{-7} רעכטס)]
\[ f' \אומגעפער 5 \מאל 10^9 \מאל 1.0000001 \]
\[f' \אומגעפער 5.0000005 \מאל 10^9 \]
\[ f' \אומגעפער 5.0000005 \, \text{GHz} \]
אַלזאָ, די אָפטקייט וואָס דער ראַדאַר באַקומט איז אַרום 5.0000005 גיגאַהערץ.
פראגע 4: מאַכט אַבזאָרפּשאַן דורך מאַטעריאַלס
פראגע:
א געוויס מאַטעריאַל אַבזאָרבירט 2 וואט פון מייקראַוועוו מאַכט ווען די אינטענסיטעט פון די אינצידענט כוואַליע איז 10 וואט/מ². רעכנט אויס די ייבערפלאַך שטח פון דעם מאַטעריאַל.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ניצט די באַציִונג צווישן אַבזאָרפּציע מאַכט און ייבערפלאַך שטח און אינטענסיטעט:
\[P = I \cdot A \]
פאַרבייַטן באַקאַנטע ווערטן:
[2, W = 10, W/m² A]
סאָלווינג פֿאַר A:
[A = \frac{2 \, \text{W}}{10 \, \text{W/m}^2} \]
\[ A = 0.2 \, \text{m}^2 \]
אַזוי, די ייבערפלאַך שטח פון דעם מאַטעריאַל איז 0,2 מ².
פראגע 5: רעפלעקציע און אריינמישונג מוסטערן
פראגע:
צוויי מייקראַוועוו אַנטענעס שיקן ארויס כוואַליעס מיט אַ כוואַליע לענג פון 6 ס״מ אין דער זעלבער ריכטונג. אויב די דיסטאַנץ צווישן די אַנטענעס איז 12 ס״מ, אין וועלכן פונקט פּאַסירט קאָנסטרוקטיווער אינטערפערענץ ערשט?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
קאנסטרוקטיווע אינטערפערענץ פאסירט ווען דער וועג-אונטערשייד צווישן די צוויי קוועלער איז k = ±nλ (n איז א נישט-נול גאנצע צאל וואס נעמט אריין 0). פארן ערשטן מאל קאנסטרוקטיווע אינטערפערענץ (n=1):
[ד = n לאַמבדאַ/²]
זינט די אַנטענע דיסטאַנץ איז 12 סענטימעטער און די כוואַליע לענג איז 6 סענטימעטער, דער וועג חילוק פֿאַר דער ערשטער קאָנסטרוקטיווע ינטערפיראַנס פּאַסירט ביי:
[ד = n(Δl/²)]
אַזוי:
\[ 12 = 1 \מאל (6/2) \]
אַזוי די דיסטאַנץ וואָס איז געפֿונען איז:
\[ 12 = 1 \מאל 3 \]
ווייל די גלייכונג איז פארבונדן מיט דער פארמאציע פון אריינמישונג מוסטערן אויף וואס איז אלגעמיין, דעמאלט פון דער אנהאם פלאנירן מיר אויף דער צענטער ליניע פון דער דיסטאנץ פון דער מקור אדער וועג באזירט אויף דעם נישט-שפור, נעמליך די קאנסטאנטע פאלארע פאזיציע פון דער שפור ליניע וואס איז נישט פארבונדן מיט דעם אנגענומענן פעסטן פאזיציע מוסטער.
-
דאָס זענען עטלעכע ביישפילן פון מייקראַוועוו פּראָבלעמען און ווי זיי צו סאָלווען. דורך פֿאַרשטיין און ווערן צוגעוואוינט צו סאָלווען פּראָבלעמען ווי די, האָפט מען אַז עס וועט זיין גרינגער פֿאַר אײַך צו באַגרייפֿן און אָנווענדן מייקראַוועוו קאָנצעפּטן אין פֿאַרשידענע פֿעלדער פֿון וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע.
