Радиотолқындардың таралуы. Радиолакация.

Сабақтың тақырыбы: Радиотолқындардың таралуы. Радиолакация.

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Радиотолқындардың таралуымен  таныстырып солар жайлы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау

Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.

Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер,

Сабақтың барысы:

І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі: 

1. Сәлемдесу;

2. Оқушыларды түгендеу;

3. Сынып болмесінің тазалығын тексеру;

4. Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру (жұмыс орны, отырыстары, сыртқы түрлері);

5. Оқушылардың назарын сабаққа аудару.

ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.

А) теориялық білімдерін тексеру.

Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру.

Б) есептерін тексеру.

ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою. 

Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша Радиотолқындардың таралуымен  танысамыз.

1. Радиобайланыстың негізгі принциптері қандай?
2. Когорердің жұмыс істеуі қандай физикалық принципіне негізделген?
3. Поповтың қабылдағышында электр қоңырауы қандай рөл атқарады?
4. Радиотелеграфтық байланыс деп қандай байланыс түрін айтамыз?
5. Модуляция дегеніміз не?
6. Амплитудалық модуляция дегеніміз не?
7. Модулятор қалай жұмыс істейді?
8. Детекторды қандай мақсат үшін қолданылады?
9. Радиоқабылдағыштағы антенна не үшін керек?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: Радиотолқындардың таралуы.  

Радиобайланыс үшін радиотолқындарды пайдаланғанда радиотолқындардың көзі де, қабылдағыш та көбінесе Жер бетіне жақын орналасады. Жер бетінің пішіні және физикалық қасиеттері, сондай-ақ атмосфераның күйі радиотолқындардың таралуына күшті әсер етеді.

Радиотолқындардың таралуына әсіресе елеулі ықпалын тигізетін - Жер бетінен 100-300 км биіктіктегі атмосфераның жоғарғы бөліктеріндегі иондалған газ қабаты. Осы қабаттарды ионосфера деп атайды. Атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы ауаның ионизациясын туғызатын - Күннің электромагнитгік толқындар шығаруы және Күннен шығатын, зарядталған бөлшектер ағыны.

1-сурет

 Ионосфера электр тоғын өткізеді де, кәдімгі металл пластина тәрізді толқын ұзындығы l>10 м радиотолқындарды шағылдырады. Бірақ ионосфераның радиотолқындарды шағылдыру және жұту қабілеті жыл мезгілдеріне және тәулік мезгілдеріне қарай күшті өзгереді.Толқындардың ионосферадан шағылуы арқасында және радиотолқындардың Жердің дөңес бетін орағыта алатын қабілеті арқасында Жер бетіндегі шалғай, тікелей көрінбейтін, орындардың арасында тиянақты радиобайланыс мүмкін болады. Неғұрлым толқын ұзындығы үлкен болса, соғұрлым бұл орағыту күштірек білінеді. Тек 100 м-ден едәуір артық толқын ұзындықтарында ғана толқындар (орташа және ұзын толқындар) Жерді орағыту есебінен шалғай аралықтармен радиобайланыс жасауға болады.

Қысқа толқындар (толқын ұзындығының диапазоны 10-нан 100 м-ге дейін) үлкен қашықтыктарға тарай алатыны ионосферадан және Жер бетінен көп қайтара шағылу есебінен болады (1-сурет). Қысқа толқындардың көмегімен Жер бетінде қалаған шалғай аралықтардағы радиостанциялар арасында радиобайланыс жасауға болады. Ұзын радиотолқындар Жердің беткі қабаттарында және ионосферада әжептәуір жұтылатын болғандықтан, бұл мақсат үшін жарамсыздау. Алайда шектеулі қашықтықтарда хабарлаушы радиостанцияның қуаты едәуір болғанда бәрінен де сенімді радиобайланыс ұзын толқындармен қамтамасыз етіледі.

Улътрақысқа толқындар (l>10 м) ионосферадан әрі өтіп кетеді де, Жер бетін орағытпайды дерлік. Сондықтан олар тікелей көріну шегінде жатқан орындар арасында радиобайланыс жасау үшін, сондай-ақ ғарыш кемелерімен байланыс жасау үшін пайдаланылады.

Радиотолқындардың таралуы олардың толқын ұзындықтарына тікелей тәуелді болады. Қысқа толқындар (l ~ 10-100 м) ионосферадан және Жер бетінен көп қайтара шағылады. Ұзын толқындар (l >100 м) Жер бетін бойлай "сырғанайды". Ультрақысқа толқындар (l>10м) ионосфераны тесіп өтеді.

Радиолокация. Осы кездегі техникада түрлі бөгеттерден радиотолқындардың шағылу құбылысы кең түрде қолданылады. Толқын шағылған нәрсені тауып, оның қай жерде екені туралы информация алу үшін ете сезгіш қабылдағыштар шағылған сигналды тұтады және күшейтеді.

Радиотолқындар арқылы объектіні тауып, оның тұрған орнын дәл анықтау радиолокация деп аталады. Радиолокациялық қондырғы - радиолокатор (немесе радар) - хабарлаушы және қабылдаушы бөліктерден тұрады.

1-сурет

2-сурет

 Радиолокацияда аса жоғары жиілікті (108-1011ц) тербелістер пайдаланылады. Қуатты, аса жоғары жиілікті генератор сүйірлене бағытталған толқын шығаратын антеннамен байланысқан. Сонда 10 см-ге шамалас және одан кіші толқын ұзындығымен жұмыс істейтін радиолокаторларда мұндай толқынды параболалық айна түріндегі антенналар шығарады. Метрлік диапазондағы толқындарға арналған антенналар күрделі вибраторлар жүйесі түрінде болады. Бұл жағдайда толқындар қосылуы салдарынан шығарылған толқын сүйірлене бағытталады. Антенна әрбір вибратор жіберген толқын қосыла келе бірін-бірі тек берілген бағытта ғана күшейтетіндей етіп жасалған. Өзге бағыттарда толқындар қосылғанда өзара бірін-бірі түгелдей немесе жартылай өшіреді.

Шығарылған толқынды әлгі толқын шығарушы антеннаның өзі не басқа қабылдағыш (бұл да сүйірлене бағытталған) антенна тұтады. Радио­локатор шығаратын толқынның бағыты айқын білінетіндіктен, оны радио­локатор "сәулесі" деп айтуымызға бо­лады. Объектіге қарай бағыт шағылған сигналды қабылдау мезетіндегі сәуленің бағыты болып табылады. Нысанаға шейінгі қашықтықты анықтауда сәуле шығарудың импульстік тәртібі қолданылады. Хабарлағыш толқындарды қысқа мерзімді импульстермен шығарады. Әрбір импулсьтің ұзақтығы секундтың миллиондық үлесіндей, ал импульстің аралықтары шамамен 1000 еседей үлкен. Шағылған толқындар тыныс кезінде қабылданады.

R ара қашықтықты радиотолқынның нысанаға дейінгі және қайтқандағы жүріп өтуіне кеткен жалпы t уақытты өлшеу арқылы анықтайды. Радиотолқындардың атмосферадағы жылдамдығы с=3×108м/с іс жүзінде тұрақты, сондықтан   Радиотолқындардың шашырауы салдарынан, хабарлағыш тарататын энергияның болымсыз бөлігі ғана қабылдағышқа жетеді. Тұтатылған сигналдарды радиолокаторлардың қабылдағыштары миллион-миллион есе (1012) күшейтеді. Мұндай өте сезгіш қабылдағыш, әлбетте, хабарлағыш импульс жіберіп тұрғанда ажыратулы болуы тиіс. Жіберілген және шағылған сигналдарды тіркеу үшін электронды-сәулелік түтік қолданылады. Түтіктің экранында бірқалыпты қозғалған жарық нүкте импульс жіберу мезетінде ауытқиды. Экранда қашықтық шкаласының нөлінші бөлігінің маңында шарпу пайда болады (1-сурет). Экран бетіндегі жарқырауық дақ шкала бетімен бірқалыпты жүріп отырады да, шағылған бәсең сигналды қабылдау мезетінде тағы ауытқиды. Экрандағы шарпулардың ара қашықтығы сигналдың  жүріп өту уақытына және нысанаға дейінгі R ара қашықтыққа пропорционал. Бұл шкаланы тікелей километрлермен градуирлеуге мүмкіндік береді.

Радиолокациялық қондырғылар бірнеше жүз километрге шейінгі қашықтықтағы кемелер мен ұшақтарды байқай алады. Олардың жұмысына ауа райы мен тәулік мезгілдерінің жағдайы онша әсер ете қоймайды. Үлкен аэропорттарда көтерілетін және қонуға бет алған ұшақтарды локаторлар бақылап отырады. Жер бетінен ұшқыштарға ра­дио арқылы тиісті нұсқаулар жеткізіледі де, осылай ұшу кауіпсіздігі қамтамасыз етіледі. Әуежайдағы локатордың  сыртқы түрі 2-суретте көрсетілген. Кемелер мен ұшақтар да, навигациялық мақсаттар үшін қызмет ететін радиолокаторлармен жабдықталады. Ондай локаторлар радиотолқындарды шашырататын объектілердің қалай орналасқанын экранда көрсетеді. Жер бетінің радиолокациялық картасы оператордың көз алдында тұрады.

Қазіргі кезде радиолокация күннен-күнге әр қилы мақсаттар үшін қолданылып келеді. Локаторлардың көмегімен атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы метеорларды бақылайды. Бұлттардан да әрі бақылау үшін ауа райы қызметінде локаторлар пайдаланылады. Ақыры локаторлар ғарыштық зерттеулерде қолданылады. Әрбір ғарышкеменің бортында міндетті түрде бірнеше радиолокатор бар. АҚІІІ-та және Венгрияда 1946 жылы Ай бетінен шағылған сигналды қабылдау эксперименті іске асырылды. 1961 ж. бұрынғы кеңестік ғалымдар Шолпан планетасына радиолокация жүргізіп, осы планетаның өз өсінен айналу периодын анықтай түсуге мүмкіндік туғызды.Қазіргі кезде Күн жүйесінің планеталарына да локация жасау іске асырылып отыр.

Радиолокаторлар ұшақтар мен кемелердің орнын анықтауға, ауа райы қызметінде, планеталарды локациялауға және т.с.с. пайдаланылады.

 VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.

§3.8 дайындық сұрақтарын талдау.

1. Ұзын радиотолқындар не себепті алыс қашықтыққа тарай алады?
2. Шалғай қашықтыққа қысқа толқындар арқылы радиобайланыс қалай жүзеге асады?
3. Ионосфераның пайда болу себебі неде?
4. Радиолокация дегеніміз не?
5. Не себепті телехабарлар үшін таратқыш антенналар биікке орналасуы қажет?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

1. Есептер шығарту. (3.8.1-3.8.5)

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §3.8 Есептер шығарту. (3.8.6, 3.8.7)