الإشعاع والهوائيات
الشحنات المتسارعة والتيارات المتذبذبة تشع طاقة كهرومغناطيسية، وهو الأساس للهوائيات وتشتت الأمواج.
Definition
دراسة كيفية توليد توزيعات الشحنات والتيارات المعتمدة على الزمن لحقول كهرومغناطيسية تنتشر وتحمل الطاقة إلى ما لا نهاية، ودراسة الهياكل الهندسية (الهوائيات) وعمليات التشتت التي تبعث وتستقبل وتعيد توجيه هذا الإشعاع.
Scope
يغطي هذا المجال إنتاج الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة مصادر متغيرة مع الزمن: الكمونات المتأخرة، وحقول الشحنات المتسارعة، وإشعاع ثنائي القطب ومتعدد الأقطاب، وتصميم وتحليل الهوائيات والمصفوفات، ومقاومة الإشعاع وأنماطه، وتشتت الأمواج الكهرومغناطيسية بواسطة الأجسام. ويربط هذا المجال معادلات ماكسويل بالأنظمة العملية المشعة والمستقبلة، بينما يتم تناول الانتشار الموجه تحت بند الأمواج الكهرومغناطيسية.
Sub-topics
Core questions
- كيف تنتج الشحنات المتسارعة والتيارات المتذبذبة الإشعاع؟
- ما الذي يحدد نمط الإشعاع وقدرة المصدر؟
- كيف يتم توصيف الهوائيات ودمجها في مصفوفات؟
- كيف تشتت الأجسام الأمواج الكهرومغناطيسية الساقطة؟
Key concepts
- الكمون المتأخر
- حقل الإشعاع
- صيغة لارمور
- إشعاع ثنائي القطب الكهربائي
- نمط الإشعاع
- الكسب والاتجاهية
- مصفوفة الهوائيات
- المقطع العرضي للتشتت
Key theories
- الكمونات المتأخرة وحقول الإشعاع
- تعتمد كمونات المصادر المتغيرة مع الزمن على المصدر في الزمن السابق المتأخر؛ وبعيداً عن المصدر تتناقص الحقول عكسياً مع المسافة وتحمل الطاقة بعيداً كإشعاع.
- إشعاع ثنائي القطب
- يشع ثنائي القطب الكهربائي المتذبذب قدرة تتناسب مع الأس الرابع للتردد بنمط زاوي مميز، وهو النموذج الأولي لمعظم أنظمة الإشعاع.
- نظرية الهوائيات
- تتميز الهوائيات بنمط الإشعاع، والكسب، والاتجاهية، ومقاومة الإشعاع، والممانعة، وتجمع المصفوفات العناصر لتشكيل وتوجيه الحزمة المشعة.
Clinical relevance
تُمكّن مبادئ الإشعاع والهوائيات الاتصالات اللاسلكية، والتلفزيون، والاتصالات المتنقلة والفضائية، والرادار والاستشعار عن بعد، وعلم الفلك الراديوي، وملفات الترددات الراديوية وتقييم التعرض المستخدمة في التصوير بالرنين المغناطيسي.
History
بنى هرتز أول نظام إشعاع واستقبال متعمد في 1887-1888، مؤكداً أمواج ماكسويل. اشتق لارمور القدرة المشعة بواسطة شحنة متسارعة في عام 1897، وحوّل ماركوني الإشعاع إلى اتصال لاسلكي عملي بعيد المدى حوالي عام 1900.
Key figures
- Heinrich Hertz
- Joseph Larmor
- Guglielmo Marconi
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- balanis2016
Frequently asked questions
- ما هو المطلوب لكي تشع الشحنة؟
- الشحنة التي تتحرك بسرعة ثابتة لا تشع؛ يتطلب الإشعاع تسارعاً، لذا فإن الشحنات المتذبذبة أو المتسارعة والتيارات المتغيرة مع الزمن هي مصادر الأمواج الكهرومغناطيسية.
- ما الذي يجعل الهوائي جيداً؟
- تعتمد فائدة الهوائي على مطابقة حجمه لطول الموجة وعلى نمط إشعاعه، وكسبه، ومطابقة ممانعته للتغذية؛ وتسمح مصفوفات العناصر للمهندسين بتشكيل وتوجيه الحزمة.