教科版初中物理九下102電磁波的應用1(編輯修改稿)
2025-01-13 22:52 本頁面
【文章內容簡介】 ，內置相應支撐軟件，計算機控制各部分協調工作達到方便、快捷，有的雷達還根據實際情況，由計算機控制工作頻率或變更工作方式，以提高工作效率和精度。 ２．２ 電磁波定位和測速的原理和方法： 如右圖是電磁波定位的原理圖，由發(fā)射機 產生的一定調制的高頻電磁波，經發(fā)射天線按 特定方向輻射到空間，若電磁波在空間傳播時 遇到目標，一部分高頻電磁波被反射回來，經 過無線并且進入接收機，觀察人員通過顯示器 圖２ 雷達工作原理示意圖 在接收終端判斷有無目標及目標的性質，且通過自動化處理，給出目標的系列參數，以明辯敵我，及時作出應對。 一般情況下，我們只用一副即可完成電磁波的發(fā)射和接收，當有脈沖時，電磁波通過天線發(fā)射出去，這時可以利用觸動開關或電子信號使接收機關閉，當發(fā)射機停止工作時，立即打開接收機，則可利用一副天線，而完成電磁波的發(fā)射和接收。 現在我們假設空間傳播介質是均勻的，則電磁波在這樣的空間內傳播我們認為是勻速的；沿直線的傳播，電磁波離開天線到目標后，經反射又回到天線所用的時間為 ，設目標距離雷達站的距離為Ｒ，則電磁波在這段時間內所經歷的路程為２Ｒ，根據路程的速度公式 ，則 ，其中ｃ為電磁波的傳播速度。 這是雷達測量目標距離的基本公式，從式子我們可以看出，只要測出 即可實現對目標距離的測量，但在通常情況下，我們所要知道的是運動目標的系列參數，如徑向速度，即目標向著或（背著）雷達站方向的速度。在雷達系統中，我們利用多卜勒效應來實現測速 的。 日常生活中有這樣的體驗，當鳴笛的火車由遠處開來時，我們聽到汽笛聲由低到高；而當火車急弛而過時，我們則感覺到汽笛聲由高到低，音調的高低是由聲源振動的頻率所決定的，但是在上述情況下，我們聽到的音調變化完全是由聲源與聽者之間的相對運動所引起的，由于波源或觀察者的運動而出現觀測頻率與波源頻率不同的現象，稱為多卜勒效應，是奧地利物理學家多卜勒（ ）在 1842年發(fā)現的。 [2] 多卜勒效應有如下三種情況： １．觀察者靜止而波源運動，則有： （１），其中 為觀測頻率， 為波源頻率， 為波速， 為波源運動速度。 ２．波源靜止而觀察者運動，則有 （２），其中 為觀察者運動速度。 ３．若觀察者和波源在同一直線上運動 （３），其中 為波源運動速度。 自從在音頻范圍內發(fā)現多卜勒效應以后， 經過幾十年研究，在 1938 年證明了在電磁 波頻域內同樣有多卜勒效應，下面，我們結 合有關電磁波的知識，研究利用多卜勒效應 測量目標經向速度的方法。 圖３ 電磁波受移動目標的反射 設雷達發(fā)射波長為 ，頻率為 的一段電磁波，它在空間延伸的長度為Ｄ，而其中包含的波數為： . 若這段電磁波自左向右傳播時，在Ｐ點遇到了目標，則在前方Ａ點的電磁波先反射回來，然后是后方的Ｂ點被反射，如果目標Ｐ是靜止的，則這段電磁波與目標的接觸時間為 ，且反射后ＡＢ點的距離也為Ｄ。 若目標沿一定速度 向雷達站飛行，由運動學知識所知，目標與這段電磁波的接觸時間變?yōu)? ，在這段時間內目標的前進距離為： ，也就是說Ｂ點受目標反射時將比Ａ點反射時縮短了以上這段距離，在這段距離上電磁波傳播時間為： ，也即接收這段電磁波的持續(xù)時間將縮短 。因而由于目標的徑向運動，接收的持續(xù)時間將是 因回波信號在 AB 間的波長 數ｎ不變，所以持續(xù)的減少必使頻率 的增高： （４） 由上式可知： （１）當 ，說明目標與雷達站無相對運動，回波頻率等于發(fā)射信號的頻率。 （２）當 ，說明目標向雷達站運動，接收頻率高于信號頻率。 （３）當 ，說明目標遠離雷達站運動，接收頻率低于信號頻率。 同樣，也可直接從（１）、（２）式推導出雷達接收頻率 與雷達發(fā)射頻率 之間的關系： （同上式） 通常，我們將相對運動所引起的接收頻率與發(fā)射頻率之間的差距稱
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