نحن نعلم أن كلا من الكهرباء وكذلك مغناطيسي تنتقل الحقول على شكل موجات ويطلق على اضطراب هذه الحقول الضوء. على سبيل المثال ، عندما ترمي حجرًا في حوض سباحة ، يمكننا أن نلاحظ الموجات في شكل دائري تتحرك إلى الخارج من الحجر. على غرار هذه الموجات ، يحتوي كل تموج ضوئي على سلسلة من النقاط المرتفعة والتي تُعرف باسم القمم ، حيثما يكون المجال الكهربائي هو الحد الأقصى ، وتعرف سلسلة النقاط المنخفضة باسم القيعان ، حيث يكون المجال الكهربائي في أدنى مستوياته. تسمى المسافة بين قمتي الموجتين الطول الموجي وأيضًا ستكون نفس القيعان. يُعرف عدد التموجات التي تتدفق عبر نقطة محددة في غضون ثانية واحدة بالتردد ، ويتم حسابها في دورات / ثانية تُعرف باسم HZ (هرتز). تتناول هذه المقالة العلاقة بين الطول الموجي والتردد.
العلاقة بين الطول الموجي والتردد
العلاقة بين الطول الموجي والتردد تناقش بشكل أساسي ما هو التردد ، ما هو الطول الموجي وعلاقته.
ما هو التردد؟
يمكن تعريف التردد على أنه عدد تذبذبات التموج لكل وحدة زمنية يتم حسابها بالهرتز (هرتز). يتراوح مدى التردد الذي يسمعه البشر من 20 هرتز إلى 20000 هرتز. إذا كان تردد الصوت أعلى من نطاق آذان الإنسان فإنه يُعرف بالموجات فوق الصوتية. وبالمثل ، إذا كان تردد الصوت أقل من نطاق آذان الإنسان فإنه يُعرف باسم الموجات فوق الصوتية.
معادلة التردد (f) هي = 1 / T.
أين
و = التردد
T = الفترة الزمنية
ما هو الطول الموجي؟
الطول الموجي يمكن تعريف (المسافة / الطول) على أنها المسافة بين نقطتي إغلاق داخل الطور مع بعضهما البعض. لذلك ، يتم فصل قممتين متجاورتين في قاع تموج من خلال مسافة طول موجي واحد. يمكن وصف الطول الموجي للموجة بالرمز 'λ' لامدا.
الطول الموجي
الطول الموجي هو المسافة بين قمتين أو قاعين في الموجة. نقطة الذروة للموجة هي القمة بينما أدنى نقطة في شكل الموجة هي القاع. وحدات الطول الموجي هي الأمتار ، cms ، mms ، nms ، إلخ.
معادلة الطول الموجي (λ) هي = λ = v / f
أين
V = سرعة الطور أو السرعة
و = التردد
كيف يرتبط الطول الموجي والتردد؟
سفر الكهرومغناطيسي أو موجات EM بسرعة 299.792 كم / ثانية. هذه واحدة من الخصائص الهامة. هناك أنواع عديدة من الموجات المتوفرة والتي تختلف باختلاف التردد وكذلك الطول الموجي. يمكن تعريف سرعة الضوء بأن تردد الموجة الكهرومغناطيسية يتضاعف مع طولها الموجي.
سرعة الضوء = الطول الموجي * تردد التذبذب
تُستخدم المعادلة أعلاه لاكتشاف التردد أو الطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية بقسمة القياس على سرعة الضوء للحصول على قياس آخر.
العلاقة بين التردد والطول الموجي
يمكن أن توجد العلاقة بين الطول الموجي وتردد الضوء عندما تنتقل الموجة عالية التردد أسرع من ذي قبل على حبل. في مرحلة ما من هذا ، يمكننا أن نلاحظ أن الطول الموجي يتحول إلى أقصر. وبالتالي ، علينا أن نعرف بالضبط هذه العلاقة.
العلاقة بين الطول الموجي والتردد
الكمية الأخرى هي فترة زمنية يمكن استخدامها لتوضيح إشارة. يمكن أيضًا تحديده عندما يتم أخذ الوقت لإكمال التذبذب. عندما يقرر التردد عدد المرات التي تتذبذب فيها الموجة ويمكن التعبير عنها على النحو التالي ،
التردد = 1 / T الفترة الزمنية أو f = 1 / T.
يصل كل موضع في الإشارة إلى نفس المعدل بعد فترة واحدة ، حيث تمر الإشارة من خلال تذبذب واحد خلال مرحلة واحدة. يحدث هذا عندما تنتقل كل جلسة من نتائج التذبذب عبر مسافة الطول الموجي داخل الطور الفردي ليغلق.
يمكن وصف سرعة الموجة (v) بأنها تتحرك في الفضاء عبر موجة لكل وحدة زمنية. إذا اعتقدت أن الإشارة تقطع مسافة طول موجي واحد خلال فترة واحدة ،
V = λ / T.
لذلك نحن نعلم أن T = 1 / f ، لذلك يمكن التعبير عن المعادلة أعلاه على النحو التالي ،
V = f λ
تعادل سرعة الموجة ناتج الطول الموجي والتردد ، مما يدل على الارتباط بين هذين الأمرين.
العلاقة بين الطول الموجي الموجه وتردد القطع
تمت مناقشة العلاقة بين الطول الموجي الموجه وتردد القطع أدناه.
توجيه الطول الموجي
يمكن تعريف الطول الموجي الموجه بأنه المسافة بين طورين مكافئين مع الدليل الموجي. هذا الطول الموجي هو دالة تستخدم لتشغيل التردد بالإضافة إلى الطول الموجي المنخفض. تظهر معادلة الطول الموجي الدليل أدناه.
λguide = λfreespace / √ ((1- λfreespace) / λcutoff) 2
λguide = c / f x1 / √1- (c / 2af) 2
يستخدم هذا بشكل أساسي أثناء تصميم التكوينات الموزعة داخل الدليل الموجي. على سبيل المثال ، إذا كنا نصمم مفتاح الصمام الثنائي مثل ملف الصمام الثنائي PIN باستخدام ثنائيات تحويل بمسافات 3/4 طول موجي بشكل منفصل ، استخدم الطول الموجي التوجيهي (3/4) في التصميم الخاص بك. في الدليل الموجي ، يكون الطول الموجي الموجه أطول مقارنةً به في الفضاء الحر.
ترددات القطع
هناك أنواع مختلفة من أوضاع الإرسال التي تدعم الدليل الموجي. لكن يُعرف وضع الإرسال العادي داخل الدليل الموجي المستطيل باسم TE10. يعتبر الطول الموجي للقطع العلوي أو تردد القطع المنخفض المستخدم في هذا الوضع بسيطًا للغاية. التردد العلوي هو بدقة أوكتاف واحد على الأسفل.
λ القطع العلوي = 2 × أ
Fقطع أقل= ج / 2 أ (جيجاهرتز)
أ = أبعاد الجدار العريض
ج = سرعة الضوء
تتراوح حدود التشغيل المعتادة المستخدمة في الدليل الموجي المستطيل من 125٪ إلى 189٪ من تردد القطع الأدنى. لذلك فإن تردد القطع لـ WR90 هو 6.557 جيجا هرتز وسيتراوح نطاق التشغيل المعتاد من 8.2 جيجا هرتز إلى 12.4 جيجا هرتز. سيتوقف عمل الدليل عند تردد القطع المنخفض.
العلاقة بين سرعة الطول الموجي للصوت والتردد
تنتقل الموجة الصوتية بسرعة معينة ولها أيضًا خصائص مثل الطول الموجي والتردد. يمكن ملاحظة سرعة الصوت في عرض الألعاب النارية. يتم ملاحظة حريق الانفجار جيدًا بمجرد سماع صوته بوضوح ، تنتقل الموجات الصوتية بسرعة ثابتة وهي أبطأ بكثير مقارنة بالضوء.
يمكن أن يكون تردد الصوت مباشرة يمكننا ملاحظته وهو ما يعرف بالملغمة. لم يتم الكشف عن الطول الموجي للصوت بشكل مباشر ، ومع ذلك ، تم العثور على دليل غير مباشر ضمن اتصال حجم الآلة الموسيقية مع درجة الصوت.
العلاقة بين سرعة الطول الموجي للصوت والتردد هي نفسها لجميع الموجات
فولكس فاجن = fλ
حيث 'Vw' هي سرعة الصوت.
'f' هو التردد
'λ' هو الطول الموجي.
بمجرد أن تبدأ الموجة الصوتية في الانتقال من وسيط إلى وسيط آخر ، يمكن تغيير سرعة الصوت. ولكن ، عادة ، يظل التردد مشابهًا جدًا لأنه يشبه التذبذب الدافع. إذا تغير 'Vw' وظل التردد كما هو ، بعد ذلك الطول الموجي يجب ان يتغير. عندما تكون سرعة الصوت أعلى ، يكون طوله الموجي أعلى لتردد محدد.
