Определение погрешностей радиопередатчика

1

Спектр

История и открытия

Люди всегда знали о видимом свете и лучистом тепле, но на протяжении большей части истории не было известно, что эти явления связаны или являются представителями более обширного принципа. Древние греки признали, что свет распространяется по прямым линиям, и изучили некоторые его свойства, включая отражение и преломление. Свет интенсивно изучался с начала 17 века, что привело к изобретению таких важных приборов, как телескоп и микроскоп.

Исаак Ньютон был первым, кто ввел в научный обиход термин "спектр" в 1671—1672 годах для обозначения диапазона цветов, на которые можно разделить белый свет с помощью треугольной стеклянной призмы. Начиная с 1666 года Ньютон показал, что эти цвета присущи свету и могут быть рекомбинированы в белый свет.

Возник спор о том, имеет ли свет волновую природу или природу частиц, когда Рене Декарт (фр), Роберт Гук (англ) и Христиан Гюйгенс (нидерланды)  высказались за волновое описание, а Ньютон - за описание частиц. У Гюйгенса, в частности, была хорошо разработанная теория, из которой он смог вывести законы отражения и преломления. Примерно в 1801 году Томас Юнг (англ) измерил длину волны светового луча с помощью своего эксперимент с двумя щелями, таким образом, убедительно продемонстрировавший, что свет был волной.

В 1800 году Уильям Гершель (герм) открыл инфракрасное излучение. Он изучал температуру различных цветов, перемещая термометр через свет, разделенный призмой. Он заметил, что самая высокая температура была за пределами красного. Он предположил, что это изменение температуры было вызвано "тепловыми лучами", типом светового луча, который невозможно было увидеть. В следующем году Иоганн Риттер (нем), работая на другом конце спектра, заметил то, что он назвал "химическими лучами" (невидимые световые лучи, которые вызывали определенные химические реакции). Они вели себя аналогично лучам видимого фиолетового света, но по спектру превосходили их.[6] Позже они были переименованы в ультрафиолетовое излучение.

Изучение электромагнетизма началось в 1820 году, когда Ханс Кристиан Эрстед (дат) обнаружил, что электрические токи создают магнитные поля (закон Эрстеда). Впервые свет был связан с электромагнетизмом в 1845 году, когда Майкл Фарадей заметил, что поляризация света, проходящего через прозрачный материал, реагирует на магнитное поле (см. Эффект Фарадея). В 1860-х годах Джеймс Клерк Максвелл разработал четыре дифференциальных уравнения в частных производных (уравнения Максвелла) для электромагнитного поля. Два из этих уравнений предсказывали возможность и поведение волн в поле. Анализируя скорость этих теоретических волн, Максвелл понял, что они должны распространяться со скоростью, равной известной скорости света. Это поразительное совпадение значений привело Максвелла к выводу, что свет сам по себе является разновидностью электромагнитной волны. Уравнения Максвелла предсказывали бесконечный диапазон частот электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Это было первым указанием на существование всего электромагнитного спектра.

Предсказанные Максвеллом волны включали волны на очень низких частотах по сравнению с инфракрасным излучением, которые теоретически могли бы создаваться колеблющимися зарядами в обычной электрической цепи определенного типа. Пытаясь доказать уравнения Максвелла и обнаружить такое низкочастотное электромагнитное излучение, в 1886 году физик Генрих Герц построил устройство для генерации и обнаружения того, что сейчас называется радиоволнами. Герц обнаружил волны и смог сделать вывод (измерив их длину волны и умножив ее на частоту), что они распространяются со скоростью света. Герц также продемонстрировал, что новое излучение может как отражаться, так и преломляться различными диэлектрическими средами таким же образом, как свет. Например, Герц смог сфокусировать волны с помощью линзы, сделанной из смолы дерева. В более позднем эксперименте Герц аналогичным образом создал и измерил свойства микроволн. Эти новые типы волн проложили путь к таким изобретениям, как беспроводной телеграф и радио.