Глава 2. Общетехническая информация

Какие физические поля использует специальная техника?

В специальной технике широко используется электромагнитное поле.

Что такое электромагнитное поле?

Это вид материи, способный распространяться в открытом пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью света (3×10⁸ м/с). С такой же скоростью электромагнитное поле может распространяться вдоль проводников, а так же в прозрачных диэлектрических материалах, например в волоконно-оптических линиях связи в виде светового луча.

Какие характеристики имеются у электромагнитных волн?

Три характеристики: частота излучения (f), длинна волны (l) и скорость распространения (с). Эти характеристики связаны как с = l* f.

На какие диапазоны подразделяется электромагнитное излучение?

Радиоволновый, инфракрасный, видимый, ультрафиолетовый, рентгеновский, диапазон гамма-излучения. Имеется деление и внутри диапазонов. Так, например, радиоволновый и инфракрасный диапазоны подразделяются на ряд поддиапазонов.

Радиоволны — электромагнитные волны с частотами в диапазоне от 3·10⁴ Гц до 3·10¹¹ Гц, что соответствует длинам волн от 10 км до 1 мм. Радиоволны распространяются со скоростью 3·10⁸ м/с. Радиоволновый спектр подразделяется на диапазоны (ОВЧ, ВЧ, УВЧ и т.д.), внутри которых могут быть поддиапазоны.

Инфракрасное (тепловое) излучение — оптическое излучение с длиной волны большей, чем у видимого излучения, но меньшей чем у радиоволн (от 0.74 мкм до 2 мм). Инфракрасное излучение испускается всеми телами, имеющими температуру выше абсолютного нуля (-273,15). В специальной технике используется приборами видения в темноте и тепловизорами; в устройствах дистанционного управления для реализации канала связи; для исследования документов.

Видимое излучение — часть спектра электромагнитного излучения, воспринимаемая человеческим глазом. Цветовое ощущение обусловлено воздействием на глаз электромагнитным излучением разной длины волны, например, фиолетовому цвету соответствует длина волны 350 нм, красному — 650 нм.

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение), не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 400–10 нм (1 нм=10-9 м). Используется при исследовании документов, для невидимой маркировки объектов.

Рентгеновское излучение (рентгеновские лучи) — не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волны 1–10^-5 нм. Занимает спектральную область между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением. Используется в поисковой технике.

Гамма-излучение(гамма-лучи) — коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жёстким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Длина волны сравнима с размером ядра атома. Обладает большой проникающей способностью.

Какими техническими средствами используется каждый диапазон?

Наименование диапазона электромагнитных волн	Технические средства, его использующие
Радиоволновый	Средства и системы связи, поисковая техника (металлоискатели, приборы поиска пустот и неоднородностей, индикаторы поля, нелинейные локаторы и пр.)
Инфракрасный	Приборы видения в темноте, тепловизоры
Видимый	Оптико-механические приборы (бинокли зрительные трубы, перископы, фотоаппараты и пр.), видео- и телекамеры, эндоскопы
Ультрафиолетовый	Ультрафиолетовые осветители, вызывающие люминесценцию
Рентгеновский	Рентгеновские установки
Гамма-излучение	Приборы поиска радиоактивных веществ, средства радиоизотопной маркировки объектов

Что представляет собой звук?

Это упругие колебания в материальной среде. В отсутствие упругой среды, например, в вакууме, прохождении звука невозможно.

От чего зависит скорость распространения звука в среде?

От ее упругости. Например, в воде звук распространяется примерно в 3 раза быстрее, чем в воздухе, а в более упругой стали — в 15 раз.

Какие физические явления и эффекты используются в специальной технике?

Эффект Доплера — явление изменения высоты и частоты звука (частоты радиоизлучения) вследствие перемещения его источника относительно стационарного наблюдателя (или наблюдателя относительно источника). Пример использования: ультразвуковые и радиолокационные извещатели, реагирующие на движение в контролируемой зоне.

Люминесценция — свечение газа, жидкости или твердого тела, не сопровождающееся испусканием тепловых лучей. Фотолюминесценция — проявляется под действием лучистой энергии — видимых, ультрафиолетовых, рентгеновских лучей. Флуоресценция — вид фотолюминесценции, при которой свечение исчезает практически одновременно с прекращением внешнего возбуждения. Например, с прекращением облучения ультрафиолетовыми лучами.

Пьезоэлектри́ческий эффе́кт — эффект возникновения разноименных зарядов на противоположных гранях диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект). За счет пьезоэффекта возможно вибрации преобразовывать в электрический сигнал, что используется в конструкции микрофонов, датчиков охранной сигнализации. Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием приложенного к пьезокристаллу электрического поля. Это явление используется в конструкции звуковых излучателей, в адаптерах генераторов шума для получения вибросигнала и др.

Трибоэлектрический эффект — реализуется в противоподкопных системах, где трибоэлектрический кабель, помещенный в грунт, регистрирует колебания почвы и преобразует их в электрический сигнал.

Электрический ток — направленное движение носителей заряда — ионов, электронов и других заряженных объектов. Электрический ток может возникать в металлах, жидкостях, газах.