Шпаргалка по "Физике"

   1 – Постоянный магнит.

    2 – Звуковая катушка.

    3 – Выводы звуковой катушки.

             4 – Диффузор.

             5 – Корпус.

При прохождении  через звуковую катушку тока звуковой частоты и взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита в результате электромагнитной индукции возникает сила, которая втягивает или выталкивает жестко скрепленный с катушкой диффузор. Он изготовляется из прессованной целлюлозы и имеет упругую концентрическую подвеску. Иногда по внешнему периметру обрезиненные края. Перемещаясь по рабочей оси, диффузор создает перед собой звуковую акустическую волну, соответствующую подводимому к динамику звуковому напряжению.

12. Электростатические  громкоговорители

Громкоговоритель — устройство для преобразования электрических сигналов в акустические и излучения их в окружающее пространство.  
Электростатический громкоговоритель — вид звукоизлучателя, в котором звук создаётся с помощью мембраны, помещённой в электростатическое поле. Может обладать превосходными звуковыми качествами: крайне низким коэффициентом нелинейных искажений (порядка 0.05 %).

Электростатический громкоговоритель основан на простейшей колебательной  системе  
Мембрана взаимодействует с электростатическим полем статора, который представляет собой металлический лист с отверстиями (или натянутую проволоку). Статоров может быть один или два, а мембрана может быть низкоомной или высокоомной.

В самом распространённом варианте высокоомная мембрана помещена между двумя статорами. На мембрану подаётся высокое напряжение относительно статоров, на статоры подаётся сигнал большой амплитуды (звуковой сигнал большого напряжения). В результате между мембраной и статорами возникает переменное электростатическое поле, двигающее мембрану. Поле действует равномерно на всю мембрану, а мембрана имеет крайне низкую массу, благодаря этому достигаются высокие характеристики: коэфф. нелинейных искажений достигает 0.05 %, высокий импульсный отклик, ровная АЧХ

 

 

 

 

13. Акустические  системы

Акустическая  система (АС) в широком смысле слова - электромеханический преобразователь электрических звуковых сигналов в акустические. В подавляющем большинстве современных АС (более 90%) это преобразование осуществляется при помощи электродинамических головок, принцип действия которых основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с проводом звуковой катушки.

При протекании токов звуковой частоты по проводу  под влиянием электродинамической  силы катушка громкоговорителя попеременно  втягивается и выталкивается  из кольцевого зазора магнита в зависимости от направления электрического тока. Звуковая катушка механически соединена с излучателем - диффузором, который, собственно, и создает в пространстве сгущения и разрежения воздуха, т.е. акустические волны. Так как звуковая волна, излучаемая передней (фронтальной) поверхностью диффузора, находится в противофазе с акустической волной, излучаемой тыльной стороной диффузора, обе эти волны при работе динамической головки в открытом пространстве могут гасить друг друга, что носит название "акустическое короткое замыкание". Чтобы избежать этого, головки помещают в корпус, основным назначением которого и является исключить это самое взаимодействие звуковых волн от фронтальной и тыловой поверхностей диффузора.

 Динамики, установленные в корпус вместе с разделительными фильтрами, образуют акустическую систему, называемую иногда звуковой колонкой или попросту громкоговорителем. В относительно небольшом количестве акустических систем используются излучатели, основанные на других физических принципах (электростатические, пьезоэлектрические, изодинамические, плазменные излучатели).

АС бывают: малогабаритными  и предназначенными для непосредственной установки на пол.

 

 

14. Акустоэлектрический  преобразователь 

Акустоэлектрический преобразователь - это устройство, преобразующее акустическую энергию (т. е энергию упругих волн в воздушной среде) в электромагнитную энергию в схемах тех устройств, в которых находятся акустоэлектрические преобразователи  (или наоборот, энергию электромагнитных волн в акустическую).

Из окружающих нас устройств наиболее известны такие электроакустические преобразователи  как системы звукового вещания, телефоны, из акустоэлектрических - микрофоны. Следует учитывать, что в большинстве  электроакустических преобразователей имеет место двойное преобразование энергии - электромеханическое, в результате которого электрическая энергия, подводимая к преобразователю переходит в энергию колебаний механической системы (например, диффузор динамика), колебание которой и создает в среде звуковое поле.

Наиболее распространенные акустоэлектрические преобразователи  линейны, т.е. удовлетворяют требованиям  неискаженной передачи сигнала и  обратимы, т.е. могут работать и как  излучатель и как приемник и подчиняются  принципу взаимности.

В большинстве случаев при электроакустическом преобразовании преобладает преобразование в механическую энергию либо электрического, либо магнитного полей (и обратно - преобразования акустической энергии в электрическую, либо магнитную). В соответствии с этим обратимые акустоэлектрические преобразователи могут быть представлены следующими группами: - индуктивные генераторные,

- электромагнитные,

- магнитострикционные,

- электродинамические,

- емкостные генераторные,

- емкостные параметрические конденсаторы.

 

15. Устройства  на поверхностно-акустических волнах

Практическое использование  поверхностных акустических волн (ПАВ) началось в фильтрах для аналоговой обработки сигналов. Позднее устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ) нашли применение в качестве фильтров промежуточной частоты телевизионных приемников. Затем, в радарах нашли применение дисперсионные линии задержки в качестве устройств для формирования и сжатия линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов.

Помимо поверхностных  волн, имеющих вертикальную поляризацию вектора механического смещения (рэлеевских), широкое распространение получили также устройства на ПАВ, использующие ПАВ с горизонтальной поляризацией вектора механического смещения (STW), а также вытекающие, приповерхностные и объемные акустические волны.

В настоящее время существует большое количество акустоэлектронных  устройств различного типа. Среди  них можно выделить элементарные, на основе которых строятся более  сложные устройства.

К элементарным АЭУ относятся:

– бездисперсионные линии задержки (с линейной зависимостью фазы задержанного сигнала от частоты);

– дисперсионные линии  задержки (с квадратичной зависимостью фазы задержанного сигнала от частоты);

– многоотводные  линии задержки с кодированием по фазе задержанных сигналов;

– резонаторы на основе различного типа поверхностных  и объемных волн;

– фильтры различного типа, в том числе трансверсальные, а также на основе резонаторов, использующих различные типы поверхностных и  объемных волн.

16. Физические  основы оптики 

Оптика -раздел физики, в котором изучаются природа оптического излучения (света), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества.

Оптическое  излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика — часть общего учения об электромагнитном поле. Оптический диапазон длин волн охватывает около 20 октав и ограничен, с одной стороны, рентгеновскими лучами, а с другой — микроволновым диапазоном радиоизлучения. Такое ограничение условно и в значительной степени определяется общностью технических средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне. Для этих средств и методов характерны основанные на волновых свойствах излучения формирование изображений оптических предметов с помощью приборов, линейные размеры которых много больше длины волны  излучения, а также использование приёмников света, действие которых основано на его квантовых свойствах.

Оптика –  раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, а  также его взаимодействие с веществом. Учение о свете принято делить на три части:

-геометрическая  или лучевая оптика, в основе  которой лежит представление  о световых лучах;

-волновая оптика, изучающая явления, в которых  проявляются волновые свойства  света;

-квантовая оптика, изучающая взаимодействие света  с веществом, при котором проявляются корпускулярные свойства света.

 

 

 

 

17. Геометрическая  оптика 

 

Геометрическая  оптика - это раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и отражения света от зеркальных или полупрозрачных поверхностей.

Основные  законы геометрической оптики:

- Закон прямолинейного распространения света:

В оптически  однородной среде свет распространяется прямолинейно.

                                 

- Закон отражения и преломления света.

Закон отражения  света: Угол отражения γ равен углу падения α.

Закон преломления  света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе  раздела двух сред, восстановленный  в точке падения луча, лежат  в одной плоскости.

- Закон независимости световых пучков.

Энергия в каждом пучке распространяется независимо от других пучков.

- Зеркальное и диффузное отражение.

Если граница  имеет вид поверхности, размеры  неровностей которой меньше длины  световой волны, то она называется зеркальной. .  Если же размеры неровностей больше длины волны света, то узкий пучок рассеивается на границе.

 

 

 

 

 

 

18. Основные  свойства линз 

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.

Линзы входят в  состав практически всех оптических приборов. Линзы бывают собирающими  и рассеивающими.

Собирающие (a) и рассеивающие (b) линзы и их условные обозначения

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми и перевернутыми, действительными и мнимыми, увеличенными и уменьшенными.

1.Построение изображения в собирающей линзе

2.Построение изображения в рассеивающей линзе

 

Величину D, обратную фокусному  расстоянию. называют оптической силой линзы. Единицей измерения оптической силы является диоптрия (дптр). Диоптрия – оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м: 1 дптр = м–1.

19.  Волновая оптика

Оптика — раздел физики, рассматривающий явления, связанные с распространением электромагнитных волн преимущественно видимого и близких к нему диапазонов (инфракрасное и ультрафиолетовое излучение). Оптика описывает свойства света и объясняет связанные с ним явления.

Волновая оптика — раздел оптики, который описывает распространение света с учётом его волновой природы. Явления волновой оптики — интерференция, дифракция, поляризация и т. п.

Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве. Сопровождается чередованием максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн.

Источники света, имеющие  одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз, называются когерентными.

Дифракция волн — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Поляризация — процессы и состояния, связанные с разделением каких-либо объектов, преимущественно в пространстве.

Причиной возникновения  поляризации волн может быть:

- несимметричная  генерация волн в источнике  возмущения;

- анизотропность  среды распространения волн;

- преломление  и отражение на границе двух  сред.

20. Квантовая  оптика

Квантовой оптикой называют раздел оптики, занимающийся изучением явлений, в которых проявляются квантовые свойства света. К таким явлениям относятся: тепловое излучение, фотоэффект, эффект Комптона, эффект Рамана, фотохимические процессы, вынужденное излучение (и, соответственно, физика лазеров) и др.

Квантовая оптика представляется более универсальной  теорией, чем классическая оптика, хотя и более сложной. Одна из главных проблем, изучаемых квантовой оптикой — описание взаимодействия света с веществом, учитывая квантовые природы объектов, а также исследование распространения света в специфических условиях. Для точного решения этих задач требуется рассматривать и вещество среды распространения (в том числе вакуум) и сам свет только с квантовой точки зрения. На практике же, часто используют упрощения - одну из составных частей системы (свет или вещество) рассматривают и описывают, как классический объект. Например, зачастую в расчётах лазерных сред «квантуют» только состояние активной среды, а резонатор рассматривают, как классический. Но в случае, когда длина резонатора становится сравнимой с длиной волны, резонатор уже нельзя считать классическим. Поведение возбуждённого атома в таком маленьком резонаторе станет гораздо сложнее.