Metodo di misurazione della frequenza di risonanza.

Metodo di confronto di frequenza;

Il metodo di conteggio discreto si basa sul conteggio degli impulsi della frequenza richiesta per un determinato periodo di tempo. È più spesso utilizzato dai frequenzimetri digitali ed è grazie a questo semplice metodo che è possibile ottenere dati abbastanza accurati.

Puoi saperne di più sulla frequenza della corrente alternata dal video:

Anche il metodo di sovraccaricare un condensatore non comporta calcoli complessi. In questo caso il valore medio della corrente di ricarica è proporzionalmente correlato alla frequenza, e viene misurato mediante un amperometro magnetoelettrico. La scala del dispositivo, in questo caso, è graduata in Hertz.

L'errore di tali frequenzimetri è entro il 2% e quindi tali misurazioni sono abbastanza adatte per l'uso domestico.

Il metodo di misurazione si basa sulla risonanza elettrica che si verifica in un circuito con elementi regolabili. La frequenza da misurare è determinata da una scala speciale del meccanismo di sintonizzazione stesso.

Questo metodo fornisce un errore molto basso, ma si applica solo a frequenze superiori a 50 kHz.

Il metodo di confronto della frequenza viene utilizzato negli oscilloscopi e si basa sulla miscelazione della frequenza di riferimento con quella misurata. In questo caso, si verificano battiti di una certa frequenza. Quando questi battiti raggiungono lo zero, quello misurato diventa uguale a quello di riferimento. Inoltre, in base alla figura ottenuta sullo schermo, utilizzando le formule, è possibile calcolare la frequenza desiderata della corrente elettrica.

Un altro video interessante sulla frequenza AC:

L'abbreviazione "Hz" è accettata per la sua designazione in lingua inglese, la notazione Hz è usata per questo scopo. Allo stesso tempo, secondo le regole del sistema SI, se viene utilizzato il nome abbreviato di questa unità, segue con e se il nome completo viene utilizzato nel testo, quindi con minuscolo.

Origine del termine

L'unità di misura della frequenza, adottata nel moderno sistema SI, prese il nome nel 1930, quando la corrispondente decisione fu presa dalla Commissione elettrotecnica internazionale. È stato associato al desiderio di perpetuare la memoria del famoso scienziato tedesco, Heinrich Hertz, che ha dato un grande contributo allo sviluppo di questa scienza, in particolare, nel campo della ricerca elettrodinamica.

Il significato del termine

Hertz viene utilizzato per misurazioni di qualsiasi tipo, quindi l'ambito del suo utilizzo è molto ampio. Quindi, ad esempio, nel numero di hertz, è consuetudine misurare le frequenze sonore, il battito del cuore umano, le oscillazioni del campo elettromagnetico e altri movimenti che si ripetono a una certa frequenza. Quindi, ad esempio, la frequenza del battito cardiaco di una persona in uno stato calmo è di circa 1 Hz.

Significativamente, un'unità in questa dimensione viene interpretata come il numero di vibrazioni prodotte dall'oggetto analizzato durante un secondo. In questo caso, gli esperti dicono che la frequenza di oscillazione è di 1 hertz. Di conseguenza, più vibrazioni al secondo corrispondono a più di queste unità. Quindi, da un punto di vista formale, il valore indicato come hertz è il reciproco del secondo.

I valori di frequenza significativi sono generalmente chiamati alti, insignificanti - bassi. Esempi di alte e basse frequenze sono le vibrazioni sonore di intensità variabile. Quindi, ad esempio, le frequenze nell'intervallo da 16 a 70 Hz formano i cosiddetti suoni bassi, cioè suoni molto bassi e le frequenze nell'intervallo da 0 a 16 Hz sono completamente indistinguibili per l'orecchio umano. I suoni più alti che una persona è in grado di sentire sono nell'intervallo da 10 a 20 mila hertz, e i suoni con una frequenza più alta sono classificati come ultrasuoni, cioè quelli che una persona non è in grado di sentire.

Per designare grandi valori di frequenze, vengono aggiunti prefissi speciali alla designazione "hertz", progettati per rendere più conveniente l'uso di questa unità. Inoltre, tali prefissi sono standard per il sistema SI, ovvero vengono utilizzati anche con altre grandezze fisiche. Quindi, mille hertz si chiamano "kilohertz", un milione di hertz - "megahertz", un miliardo di hertz - "gigahertz".

Convertitore di lunghezza e distanza Convertitore di massa Convertitore di volume e cibo Convertitore di area Ricetta culinaria Convertitore di volume e unità Convertitore di temperatura Convertitore di pressione, stress, modulo di Young Convertitore di energia e lavoro Convertitore di potenza Convertitore di forza Convertitore di tempo Convertitore di velocità lineare Convertitore di angolo piatto Efficienza termica ed efficienza del carburante Numerico Sistemi di conversione Convertitore di informazioni Sistemi di misurazione Tariffe valutarie Taglie di abbigliamento e scarpe da donna Taglie di abbigliamento e scarpe da uomo Convertitore di velocità angolare e velocità di rotazione Convertitore di accelerazione Convertitore di accelerazione angolare Convertitore di densità Convertitore di volume specifico Convertitore di momento d'inerzia Convertitore di momento di forza Convertitore di coppia Potere calorifico specifico (massa ) convertitore Convertitore densità energetica e potere calorifico (volume) del combustibile Convertitore temperatura differenziale Convertitore coefficiente Coefficiente di espansione termica Convertitore di resistenza termica Convertitore di conducibilità termica Convertitore di capacità termica specifica Convertitore di esposizione termica e potenza di radiazione Convertitore di densità di flusso termico Convertitore di coefficienti di scambio termico Convertitore di portata volumetrica Convertitore di portata massica Convertitore di densità di flusso di massa Convertitore di concentrazione molare Convertitore di concentrazione di massa nel convertitore di soluzione viscosità assoluta) Convertitore di viscosità cinematica Convertitore di tensione superficiale Convertitore di permeabilità al vapore Convertitore di permeabilità al vapore e velocità di trasferimento del vapore Convertitore di livello sonoro Convertitore di sensibilità del microfono Convertitore di livello di pressione sonora (SPL) Convertitore di livello di pressione sonora con pressione di riferimento selezionabile Convertitore di luminanza Convertitore di intensità luminosa Convertitore di intensità luminosa Risoluzione su grafico del convertitore del computer Convertitore di frequenza e lunghezza d'onda Potenza ottica in diottrie x e lunghezza focale Potenza ottica in diottrie e ingrandimento dell'obiettivo (×) Convertitore di carica elettrico Convertitore di densità di carica lineare Convertitore di densità di carica superficiale Convertitore di densità di carica apparente Convertitore di densità di corrente lineare di corrente elettrica Convertitore di densità di corrente di superficie Convertitore di intensità di campo elettrico Convertitore di potenziale elettrostatico e tensione Convertitore Elettrico Resistività Convertitore di resistività elettrica Convertitore di conduttività elettrica Convertitore di conduttività elettrica Convertitore di induttanza di capacità elettrica Convertitore di misura del filo americano Livelli in dBm (dBm o dBmW), dBV (dBV), watt, ecc. unità Convertitore di forza magnetomotrice Convertitore di intensità del campo magnetico Convertitore di flusso magnetico Convertitore di induzione magnetica Radiazione. Radioattività del convertitore di velocità di dose assorbita radiazioni ionizzanti. Decadimento radioattivo Convertitore di radiazioni. Radiazione del convertitore di dose di esposizione. Convertitore di dose assorbita Convertitore di prefissi decimali Trasferimento dati Convertitore di unità di elaborazione di immagini e tipografia Convertitore di unità di volume di legname Calcolo della massa molare Tavola periodica degli elementi chimici D. I. Mendeleev

1 hertz [Hz] = 0,001 kilohertz [kHz]

Valore iniziale

Valore convertito

hertz exahertz petahertz terahertz gigahertz megahertz kilohertz ettohertz decahertz decigertz santigertz millihertz microhertz nanohertz picohertz femtohertz attohertz cicli al secondo lunghezza d'onda in esamemetri lunghezza d'onda in petametri lunghezza d'onda in terametri lunghezza d'onda in megametri lunghezza d'onda in chilometri in millimetri lunghezza d'onda in decimetri lunghezza d'onda in metri lunghezza d'onda in metri in micrometri Lunghezza d'onda Compton di un elettrone Lunghezza d'onda Compton di un protone Lunghezza d'onda Compton di un neutrone giri al secondo giri al minuto giri all'ora giri al giorno

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Maggiori informazioni sugli spettri

Informazione Generale

Dal punto di vista della capacità innata di percepire le informazioni dall'ambiente, una persona è una creatura piuttosto miserabile. Il nostro senso dell'olfatto non può essere paragonato all'istinto dei nostri mammiferi più piccoli: gli orsi polari, ad esempio, possono annusare il cibo a un miglio di distanza e alcune razze di cani sono in grado di seguire una pista quattro giorni fa. I nostri apparecchi acustici non sono adattati per ricevere l'intera banda di vibrazioni acustiche: non possiamo ascoltare direttamente le conversazioni degli elefanti usando gli infrasuoni e, nella gamma degli ultrasuoni, non sono disponibili né le conversazioni dei delfini né i segnali di ecolocalizzazione dei pipistrelli.

E non è affatto importante per l'umanità come stanno le cose con la percezione della radiazione elettromagnetica: ne sentiamo direttamente solo una piccola parte, che chiamiamo luce visibile. Nel corso dell'evoluzione l'uomo, come molti altri mammiferi, ha perso la capacità di seguire la scia infrarossa delle prede, come i serpenti; o vedere la luce ultravioletta come insetti, uccelli, pesci e alcuni mammiferi.

Sebbene l'orecchio umano possa percepire la pressione sonora in un'ampia gamma da 2 * 10–5 Pa (soglia dell'udito) a 20 Pa (soglia del dolore), distinguiamo relativamente poco i suoni in base al volume (non per niente la scala della potenza della vibrazione acustica è logaritmico!). Ma la natura ci ha dotato della capacità di determinare con molta precisione la differenza nelle frequenze dei segnali acustici in arrivo, che, a sua volta, ha svolto un ruolo decisivo nella formazione dell'uomo come padrone del pianeta. Questo si riferisce allo sviluppo del linguaggio e al suo uso per pianificare e organizzare la caccia al gregge, la protezione dai nemici naturali o da gruppi di persone ostili.

Assegnando a determinati concetti una combinazione stabile di suoni articolati dall'apparato sviluppato delle corde vocali, i nostri antenati trasmettevano i loro desideri e pensieri a coloro che li circondavano. Analizzando il discorso degli altri a orecchio, loro, a loro volta, capivano i desideri e i pensieri degli altri. Coordinando gli sforzi dei suoi membri nel tempo e nello spazio, il gregge di persone primitive si trasformò in una comunità umana e persino in un superpredatore che cacciava il più grande animale terrestre: il mammut.

Il discorso sviluppato è stato utilizzato non solo per la comunicazione all'interno di un gruppo di persone, ma anche per la comunicazione interspecie con animali addomesticati - ad esempio, secondo una ricerca degli scienziati dell'Università della British Columbia, il border collie è in grado di memorizzare oltre 30 comandi e eseguirli accuratamente quasi la prima volta. Quasi tutti gli animali gregari, indipendentemente dalla classe e dall'habitat, possiedono tali sistemi di segnalazione nella loro forma embrionale. Ad esempio, uccelli (corvidi) e mammiferi: lupi, iene, cani e delfini, senza contare tutti i tipi di scimmie che conducono uno stile di vita gregario. Ma solo una persona ha usato la parola come mezzo per trasmettere informazioni alla prossima generazione di persone, il che ha contribuito all'accumulo di conoscenze sul mondo che lo circonda.

Un evento epocale nella formazione dell'umanità nella sua forma moderna fu l'invenzione della scrittura: geroglifica nell'antica Cina e nell'antico Egitto, cuneiforme in Mesopotamia (Mesopotamia) e letterale nell'antica Fenicia. I popoli europei usano ancora quest'ultimo, sebbene, passati successivamente per l'antica Grecia e per Roma, i contorni delle lettere fenicie - peculiari simboli dei suoni - siano alquanto cambiati.

Un altro evento fondamentale nella storia dell'umanità è stata l'invenzione della stampa. Ha permesso a un'ampia cerchia di persone di unire la conoscenza scientifica che in precedenza era disponibile solo a una ristretta cerchia di asceti e pensatori. Non ci volle molto per influenzare il tasso di progresso scientifico e tecnologico.

Le scoperte e le invenzioni fatte negli ultimi quattro secoli hanno letteralmente stravolto le nostre vite e gettato le basi per le moderne tecnologie di trasmissione ed elaborazione di segnali analogici e digitali. Ciò è stato ampiamente facilitato dallo sviluppo del pensiero matematico: le sezioni sviluppate di analisi matematica, teoria del campo e molto altro hanno messo nelle mani di scienziati e ingegneri un potente strumento per previsioni, ricerche e calcoli di dispositivi tecnici e installazioni per esperimenti fisici. L'analisi spettrale di segnali fisici e quantità è diventata uno di questi strumenti.

Spettro sonoro del violino, nota SOL della seconda ottava (Sol5); lo spettro mostra chiaramente che il suono di un violino è costituito da una frequenza fondamentale di circa 784 Hz e da una serie di armonici con ampiezza decrescente all'aumentare della frequenza; se gli armonici vengono tagliati, lasciando solo il suono della frequenza fondamentale, il suono del violino si trasformerà nel suono di un diapason o di un generatore di frequenza sinusoidale

La scoperta della possibilità di trasferire lo spettro delle oscillazioni acustiche nella regione delle frequenze più elevate delle oscillazioni elettromagnetiche (modulazione) e la sua trasformazione inversa (demodulazione) ha dato un potente impulso alla creazione e allo sviluppo di nuove industrie: la tecnologia della comunicazione (comprese le comunicazioni mobili ), radiodiffusione commerciale e applicata e televisione.

Naturalmente, i militari non potevano perdere un'opportunità così eccellente per migliorare le capacità di difesa dei loro paesi. Nuovi metodi per rilevare bersagli aerei e marittimi sono apparsi molto prima del loro avvicinamento, basati sul radar. Il controllo via radio delle forze di terra, dell'aviazione e della marina ha aumentato l'efficienza delle operazioni di combattimento nel loro insieme. Al giorno d'oggi è difficile immaginare un esercito moderno non dotato di installazioni radar (radar), comunicazioni, ricognizione radio ed elettronica e guerra elettronica (EW).

Riferimento storico

Storicamente, il concetto di spettro è stato introdotto dall'eminente fisico inglese Sir Isaac Newton nel corso di esperimenti sulla scomposizione della luce bianca in componenti utilizzando un prisma ottico triangolare. I risultati degli esperimenti gli furono presentati nell'opera fondamentale "Ottica", pubblicata nel 1704. Sebbene molto prima che Newton introducesse il termine "spettro" nell'uso scientifico, l'umanità conosceva la sua manifestazione nella forma del familiare arcobaleno.

Successivamente, con lo sviluppo della teoria dell'elettromagnetismo, questo concetto è stato esteso all'intera gamma di radiazioni elettromagnetiche. Oltre al concetto di spettro delle vibrazioni, dove il parametro è la frequenza, e che trova largo impiego in radioingegneria e acustica, in fisica esiste il concetto di spettro energetico (ad esempio particelle elementari), dove il parametro è l'energia di queste particelle ottenuta nel corso di reazioni nucleari o in altro modo.

Un altro esempio di spettro energetico è la distribuzione degli stati (energie cinetiche) delle molecole di gas per varie condizioni, chiamate statistiche o distribuzione di Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein o Fermi-Dirac.

Il fisico tedesco Gustav Robert Kirchhoff e il chimico Robert Wilhelm Bunsen furono pionieri nello studio degli spettri delle fiamme colorate con vapori di sali metallici. L'analisi spettrale si è rivelata un potente strumento per studiare la natura e la fisica dei fenomeni ottici associati all'assorbimento e all'emissione della luce. Nel 1814, il fisico tedesco Joseph Fraunhofer scoprì e descrisse oltre 500 linee scure nello spettro della luce solare, ma non riuscì a spiegare la natura del loro verificarsi. Queste linee di assorbimento sono ora chiamate linee di Fraunhofer.

Nel 1859, Kirchhoff pubblicò un articolo "Sulle linee di Fraunhofer", in cui spiegava il motivo dell'emergere delle linee di Fraunhofer; ma la conclusione principale dell'articolo era la determinazione della composizione chimica dell'atmosfera solare. Così è stata dimostrata la presenza di idrogeno, ferro, cromo, calcio, sodio e altri elementi nell'atmosfera solare. Nel 1868, indipendentemente l'uno dall'altro, l'astronomo francese Pierre Jules César Janssen e il suo collega inglese Sir Norman Lockyer scoprirono una linea gialla brillante sullo spettro del Sole che non coincideva con alcun elemento noto. Così fu scoperto l'elemento chimico elio (dal nome dell'antico dio greco del Sole - Helios).

Le serie e gli integrali di Fourier, dal nome del matematico francese Jean Baptiste Joseph Fourier, che li sviluppò nel corso dello studio della teoria del trasferimento di calore, divennero la base matematica per lo studio degli spettri di vibrazione e degli spettri in generale. Le trasformate di Fourier sono uno strumento estremamente potente in vari campi della scienza: astronomia, acustica, ingegneria radio e altri.

Lo studio degli spettri, come valori osservabili dei valori delle funzioni di stato di un certo sistema, si è rivelato molto fruttuoso. Il fondatore della fisica quantistica, lo scienziato tedesco Max Planck, ha avuto l'idea del quantismo mentre lavorava alla teoria dello spettro del corpo nero. I fisici inglesi Sir Joseph John Thomson e Francis Aston nel 1913 ottennero prove dell'esistenza degli isotopi degli atomi studiando gli spettri di massa, e nel 1919, usando il primo spettrometro di massa da lui costruito, Aston fu in grado di scoprire due isotopi stabili di neon Ne, che divenne il primo di 213 isotopi di vari atomi scoperti da questo scienziato.

Dalla metà del secolo scorso, a causa del rapido sviluppo della radioelettronica, i metodi di ricerca radiospettroscopica si sono diffusi in varie scienze: principalmente risonanza magnetica nucleare (NMR), risonanza paramagnetica elettronica (EPR), risonanza ferromagnetica (FR), risonanza antiferromagnetica (AFR) e altri. ...

Definizione dello spettro

Lo spettro in fisica è la distribuzione dei valori di una grandezza fisica (energia, frequenza o massa), data un metodo grafico, analitico o tabulare. Molto spesso, lo spettro significa lo spettro elettromagnetico - la distribuzione di energia o potenza della radiazione elettromagnetica per frequenze o lunghezze d'onda.

La grandezza che caratterizza un segnale, un'emissione o una sequenza temporale è la densità spettrale della potenza o energia. Mostra come la potenza o l'energia di un segnale è distribuita sulla frequenza. Quando vengono misurati segnali contenenti diverse componenti di frequenza, la potenza delle componenti di segnale di diverse frequenze sarà diversa. Pertanto, il grafico della densità spettrale è un grafico della potenza in funzione della frequenza. La densità spettrale di potenza è solitamente espressa in watt per hertz (W/Hz) o decibel-milliwatt per hertz (dBm/Hz). In generale, la densità spettrale di potenza mostra a quali frequenze i cambiamenti del segnale sono forti ea quali sono piccoli ed è utile per ulteriori analisi di vari processi.

Per la natura della distribuzione dei valori di una quantità fisica, gli spettri sono discreti (linea), continui (solidi) e possono anche essere una combinazione di spettri discreti e continui.

Un esempio di spettri lineari sono gli spettri delle transizioni elettroniche degli atomi da uno stato eccitato a uno stato normale. Un esempio di spettri continui è lo spettro della radiazione elettromagnetica di un solido riscaldato e un esempio di spettro combinato sono gli spettri di emissione di stelle e lampade fluorescenti. Lo spettro continuo della fotosfera stellare riscaldata si sovrappone alle linee di emissione e di assorbimento cromosferiche degli atomi che compongono la cromosfera stellare.

Spettri. Fisica dei fenomeni

Esempi di spettri

In fisica si distinguono anche spettri di emissione (spettri di emissione), spettri di adsorbimento (spettri di assorbimento) e spettri di riflessione (scattering di Rayleigh). La diffusione Raman della luce (effetto Raman), associata alla diffusione anelastica della radiazione ottica e che porta a un notevole cambiamento nella frequenza (o, che è la stessa, lunghezza d'onda) della luce riflessa, è considerata separatamente. La spettroscopia Raman è un metodo efficace di analisi chimica, studiando la composizione e la struttura dei materiali nella fase solida e nelle fasi liquida e gassosa della sostanza indagata.

Nello spettro del diapason mostrato in questa figura, si vede che subito dopo l'urto nel suono, oltre all'armonica fondamentale (440 Hz), la seconda (880 Hz) e la terza (1320 Hz) sono presenti, che decadono rapidamente e solo l'armonica fondamentale si sente in seguito. Il suono può essere ascoltato facendo clic sul pulsante di riproduzione del lettore

Come sopra indicato, gli spettri di emissione sono dovuti alla transizione, prima di tutto, degli elettroni dei gusci esterni degli atomi, che si trovano in uno stato eccitato, al quale gli elettroni di questi gusci ritornano a livelli energetici inferiori corrispondenti al normale stato dell'atomo. In questo caso viene emesso un quanto di luce di una certa frequenza (lunghezza d'onda) e nello spettro di radiazione compaiono linee caratteristiche.

Durante l'assorbimento dell'adsorbimento, viene attivato il meccanismo opposto: catturando quanti di radiazione di una certa frequenza, gli elettroni dei gusci esterni degli atomi si spostano a un livello di energia più elevato. In questo caso, nello spettro di assorbimento compaiono le corrispondenti linee scure caratteristiche.

Con lo scattering di Rayleigh (scattering elastico), che può essere ben descritto dalla meccanica non quantistica, i quanti di luce vengono assorbiti e riemessi simultaneamente, il che non altera affatto lo spettro della radiazione incidente e riflessa.

Spettri acustici

Gli spettri acustici svolgono un ruolo speciale nella scienza del suono: l'acustica. L'analisi di tali spettri dà un'idea della frequenza e della gamma dinamica di un segnale acustico, che è molto importante per le applicazioni tecniche.

Ad esempio, per una trasmissione sicura di una voce umana in telefonia, è sufficiente trasmettere suoni nella banda 300-3000 Hz. Ecco perché le voci dei conoscenti nel telefono suonano in modo leggermente diverso rispetto alla vita reale.

L'invenzione del fischietto ad ultrasuoni è attribuita allo scienziato e viaggiatore inglese Francis Galton, in ogni caso, fu lui a usarlo per primo per la ricerca psicometrica.

I suoni in generale, in particolare i suoni ritmici e armonici, hanno un potente effetto psicoemotivo. Anche i segnali acustici simili al rumore hanno un impatto: in acustica vengono utilizzati i concetti di rumore "bianco" e "rosa" e rumore di "colore diverso". La densità spettrale del rumore bianco è uniforme su tutta la gamma di frequenze, il rumore rosa, così come altri rumori "di colore", differisce dal rumore bianco nella sua caratteristica spettrale di ampiezza-frequenza.

Ebbene, gli spettri acustici dei moderni cavalieri "mantello e pugnale" non potevano ignorare gli spettri acustici. All'inizio usavano banali intercettazioni telefoniche. Di conseguenza, con lo sviluppo dell'ingegneria radiofonica, iniziarono ad essere utilizzati metodi di rimescolamento (crittografia e codifica) dei segnali acustici secondo determinati algoritmi matematici per renderli difficili da intercettare. In connessione con l'aumento della potenza di calcolo produttiva dei dispositivi informatici sia fissi che portatili, ora i vecchi metodi di crittografia di un segnale acustico stanno svanendo nell'oblio, sostituiti da metodi matematici di crittografia più moderni.

Spettri elettromagnetici

Lo studio degli spettri elettromagnetici ha fornito ai radioastronomi uno straordinario strumento per l'analisi delle grandezze fisiche. Hanno catturato la radiazione residua del Big Bang, che ha segnato l'inizio del nostro universo, e affinato il comportamento delle stelle situate sulla sequenza principale. La classificazione delle stelle si basa sullo spettro e, grazie a Dio, la nostra stella - un Sole nana gialla di classe G (G2V) - ha un carattere piuttosto pacifico, a parte alcuni periodi di attività. Con lo sviluppo della sensibilità degli strumenti, ora gli astrofisici e persino gli astrobiologi sono in grado di trarre conclusioni sull'esistenza di pianeti al di fuori del nostro sistema solare, simili alla nostra Terra, con possibili opzioni per l'esistenza della vita su di essi.

L'analisi degli spettri è ampiamente utilizzata in medicina, chimica e altre scienze correlate. Non siamo sorpresi dalle immagini elaborate al computer del feto nel corpo di una donna incinta, siamo abituati agli esami di risonanza magnetica e persino non abbiamo paura delle operazioni sui vasi del corpo umano, la cui visualizzazione si basa sull'analisi dello spettro della radiazione ultrasonica.

I chimici che utilizzano metodi di analisi spettrali non solo possono avere un'idea di composti chimici complessi, ma anche calcolare la disposizione spaziale degli atomi nelle molecole.

E, come sempre, gli spettri elettromagnetici nelle frequenze radio e nelle gamme ottiche non sono sfuggiti all'attenzione degli specialisti militari. Sulla base della loro analisi, gli ufficiali dell'intelligence militare non solo formano un'idea del gruppo avversario di forze nemiche, ma sono anche in grado di determinare l'inizio dell'Armageddon atomico.

Analisi dello spettro

Come mostrato sopra, l'analisi spettrale, specialmente nella radiofrequenza e nelle gamme ottiche, è un mezzo potente per ottenere informazioni sulle entità fisiche e informative degli oggetti - non importa affatto se si riferiscono a oggetti fisici reali o rappresentano spettri effimeri di opinione pubblica ottenuta attraverso sondaggi. L'analisi spettrale fisica moderna si basa sul confronto delle firme, una sorta di firme spettrali digitali degli oggetti.

Con lo sviluppo di metodi radar, gli specialisti militari, basati sull'analisi dello spettro dei segnali riflessi, sono in grado non solo di rilevare un bersaglio aereo e determinarne l'azimut e l'elevazione. Con il ritardo dell'arrivo del segnale riflesso rispetto all'impulso di radiazione, è possibile determinare la distanza dal bersaglio. Sulla base dell'effetto Doppler, è possibile calcolare la velocità del suo movimento e persino determinarne il tipo dalle firme (spettri) dei segnali riflessi.

Tuttavia, nell'aviazione civile vengono utilizzati esattamente gli stessi metodi. Un'ottima risorsa flightradar24.com ti consente di tracciare i voli degli aerei in tempo quasi reale, fornendo molte informazioni correlate, come: la rotta dell'aereo e il suo tipo, altitudine e velocità di volo; orario di decollo e orario di arrivo previsto; quanto resta ancora da volare e anche il nome e cognome del comandante dell'aereo. Per mezzo della computer grafica, questa risorsa fornisce la traccia del volo e, quando ingrandisci, puoi persino vedere il decollo e l'atterraggio del volo nei momenti appropriati.

Specialisti dell'intelligence radiofonica, sulla base di una sottile analisi dello spettro delle radiazioni, si impegnano persino a determinare l'appartenenza delle apparecchiature radio rilevate alle corrispondenti unità nemiche.

sintesi spettrale

La sintesi spettrale dei segnali si basa sull'analisi armonica del matematico francese Fourier e sul teorema dello scienziato russo nel campo dell'ingegneria radiofonica Kotelnikov, che, purtroppo, ha un nome diverso nella letteratura tecnica in lingua inglese - il Nyquist- Teorema di Shannon. L'analisi armonica presuppone la possibilità di realizzare un segnale arbitrariamente complesso con un grado di fedeltà sufficiente con un insieme finito di componenti armoniche con parametri diversi. Senza entrare nello specifico della presentazione del materiale matematico, il teorema di Kotelnikov afferma che per riprodurre un segnale armonico sono sufficienti campioni di questo segnale con una frequenza raddoppiata.

La sintesi dei segnali - leggi la sintesi degli spettri - è diventata la base della moderna crittografia informatica, della creazione di musica moderna, e persino dell'emulazione di oggetti reali che emettono con controparti virtuali, fuorvianti sistemi di rilevamento del nemico utilizzati nella moderna guerra elettronica (EW) .

Al giorno d'oggi, i metodi di trasmissione dei segnali su canali di comunicazione chiusi sono strettamente intrecciati con i metodi di trasmissione di segnali simili al rumore, che hanno un alto grado di immunità alle interferenze.

Il loro elenco esula dagli scopi di questo articolo; tuttavia, dobbiamo assicurarti che, utilizzando le comunicazioni mobili, fai pieno uso delle trasformazioni dello spettro del segnale acustico secondo alcuni algoritmi matematici con un alto grado di protezione contro la decrittazione.

Alcuni esperimenti con spettri

In conclusione, eseguiremo diversi esperimenti con spettri ottici.

Esperimento 1. Decomposizione della luce solare e calibrazione di un semplice spettrografo fatto in casa

Con un prisma ottico triangolare o un vecchio CD o DVD indesiderato, puoi ripetere l'esperienza della luce solare in decomposizione di Sir Isaac Newton. Useremo il CD perché è più facile. Abbiamo anche bisogno di un diaframma all'ingresso del nostro spettrografo e di un tubo di materiale opaco, come il cartone. Per realizzare un diaframma è sufficiente incidere con un coltello o un bisturi una fessura in una lastra di qualsiasi materiale otticamente opaco, a cui poi si incolla un paio di lame. Questa fenditura fungerà da collimatore. Attacchiamo una piastra con una fessura a un tubo di cartone lungo circa 20 cm. Un raggio parallelo di luce solare o altra fonte di luce ottenuta dopo il collimatore dovrebbe essere diretto su un pezzo di disco, che fissiamo all'altra estremità del tubo a un angolo di 60-80 ° al raggio di luce dalla fenditura (selezionato sperimentalmente) ... Chiudiamo la seconda estremità con un coperchio. Per visualizzare o fotografare lo spettro, è necessario praticare un foro nel tubo, come mostrato nell'immagine. Ecco, il nostro spettrografo è pronto. Possiamo osservare e fotografare una striscia colorata di uno spettro continuo di luce solare con transizioni graduali tra i colori dal viola al rosso. Lo spettro mostra chiaramente le righe scure di assorbimento di Fraunhofer.

Per calibrare il nostro spettrografo più semplice, utilizzeremo tre puntatori laser: rosso, verde e viola con lunghezze d'onda rispettivamente di 670, 532 e 405 nm.

Esperimento 2. Decomposizione della luce da un LED "bianco"

Sostituiamo la fonte di luce naturale. In sostituzione, utilizziamo un LED con una potenza di radiazione di 5 W con un bagliore bianco. Questa luce è più spesso ottenuta convertendo la radiazione di un LED blu dal fosforo che lo ricopre in luce bianca "calda" o "fredda".

Quando viene applicata la tensione appropriata ai terminali del LED, sullo schermo è possibile osservare lo spettro di radiazioni con una caratteristica intensità di colore non uniforme.

Esperienza 3. Lo spettro di emissione di una lampada fluorescente

Vediamo come appare lo spettro di una lampada fluorescente compatta con una temperatura di colore normalizzata di 4100 K. Osserviamo uno spettro a righe.

Gli articoli di Unit Converter sono stati modificati e illustrati da Anatoly Zolotkov

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Il concetto di frequenza e periodo di un segnale periodico. Unità. (10+)

Frequenza e periodo del segnale. Concetto. Unità

Il materiale è una spiegazione e un'aggiunta all'articolo:
Unità di misura delle grandezze fisiche in elettronica
Unità di misura e rapporto delle grandezze fisiche utilizzate nell'ingegneria radiofonica.

In natura, si trovano spesso processi periodici. Ciò significa che alcuni parametri che caratterizzano il processo cambiano secondo una legge periodica, cioè l'uguaglianza è vera:

Determinazione della frequenza e del periodo

F (t) = F (t + T) (relazione 1), dove t è il tempo, F (t) è il valore del parametro al tempo t e T è una costante.

È chiaro che se l'uguaglianza precedente è vera, allora è vero anche quanto segue:

F (t) = F (t + 2T) Quindi, se T è il valore minimo di una costante in corrispondenza della quale la relazione 1 è soddisfatta, allora chiameremo T periodo

In elettronica, studiamo la corrente e la tensione, in modo che i segnali periodici siano considerati segnali di tensione o corrente in cui la relazione 1 è vera.

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Dettagli, montaggio e regolazione del dispositivo per il rilevamento del cablaggio nascosto e delle sue rotture ...

Amplificatori operazionali K544UD1, K544UD1A, K544UD1B, 544UD1, 544UD1A, 5 ...
Caratteristiche e applicazioni degli amplificatori operazionali 544UD1. Piedinatura...

Siemens (simbolo: Cm, S) è l'unità SI per misurare la conducibilità elettrica, il reciproco di ohm. Prima della seconda guerra mondiale (in URSS fino agli anni '60), Siemens era un'unità di resistenza elettrica corrispondente alla resistenza ... Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Becquerel. Becquerel (simbolo: Bq, Bq) è un'unità di misura dell'attività di una sorgente radioattiva nel Sistema Internazionale di Unità (SI). Un becquerel è definito come l'attività di una fonte, in ... ... Wikipedia

Candela (simbolo: cd, cd) è una delle sette unità di base del sistema SI, pari all'intensità della luce emessa in una data direzione da una sorgente di radiazione monocromatica con una frequenza di 540 · 1012 hertz, l'intensità energetica di che è in questo ... ... Wikipedia

Sievert (simbolo: Sv, Sv) è un'unità di misura delle dosi efficaci ed equivalenti di radiazioni ionizzanti nel Sistema Internazionale di Unità (SI), utilizzata dal 1979. 1 sievert è la quantità di energia assorbita da un chilogrammo ... . .. Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Newton. Newton (simbolo: N) è un'unità di misura della forza nel Sistema Internazionale di Unità (SI). Nome internazionale accettato newton (simbolo: N). Unità derivata di Newton. Basato sul secondo ... ... Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Siemens. Siemens (designazione russa: Cm; designazione internazionale: S) è un'unità per misurare la conduttività elettrica nel Sistema Internazionale di Unità (SI), il reciproco di ohm. Attraverso altri ... ... Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Pascal (disambigua). Pascal (simbolo: Pa, internazionale: Pa) è un'unità di misura della pressione (sollecitazione meccanica) nel Sistema Internazionale di Unità (SI). Pascal è uguale alla pressione ... ... Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Tesla. Tesla (designazione russa: T; designazione internazionale: T) unità di misura dell'induzione del campo magnetico nel Sistema internazionale di unità (SI), numericamente uguale all'induzione di tale ... ... Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Gray. Il grigio (simbolo: Gy, Gy) è un'unità di misura della dose assorbita di radiazioni ionizzanti nel Sistema Internazionale di Unità (SI). La dose assorbita è pari a un grigio, se di conseguenza ... ... Wikipedia

Questo termine ha altri significati, vedi Weber. Weber (simbolo: Wb, Wb) è un'unità SI di misura del flusso magnetico. Per definizione, un cambiamento nel flusso magnetico attraverso un circuito chiuso alla velocità di un weber al secondo porta a ... ... Wikipedia