电视和雷达

人类理解电磁波的历史只有一百多年，但是电磁波在科学技术和日常生活中的重要性怎么强调都不为过。这里我们简单介绍一下电视和雷达的工作原理。在电视发射端，摄像管捕捉场景并将场景反射的光转换成电信号。摄像机镜头将物体的图像投射到摄像管的屏幕上，电子枪发射的电子束扫描屏幕上的图像。天线发射带有图像信号的电磁波。在电视接收端，天线接收电磁波后产生感应电流，经过调谐、解调等处理后，得到的图像信号被发送到显像管，还原成场景图像。显像管中电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描。扫描模式和步骤与摄像管的扫描同步。同时，由显像管的电子枪发射的电子束的强度受图象信号的控制，以便在屏幕上出现与照相机屏幕上相同的图象。相机在一秒钟内传输25张图片，电视接收器也以同样的速率在屏幕上显示这些图片。由于画面变化很快，眼睛有暂时的视觉，我们感觉到连续的移动场景。电视天线接收到的电磁波不仅传送图像信号，还传送声音信号。声音信号被解调并发送到扬声器。电视技术也广泛应用于工业、交通、文化教育、国防和科学研究。传真机常用于现代办公室。电视传送运动图像，而传真传送静止图像，如图表、信件、照片等。传真的原理类似于电视，它将图像一点一点地转换成电信号，然后通过电话线或其他渠道传送出去。雷达是一种利用无线电波来确定物体位置的无线电设备。如果电磁波遇到明显大于其波长的障碍物，它将被反射。雷达利用电磁波的这一特性。波长越短，传播的直线性越好，反射性能越强。因此，雷达使用微波。雷达的天线可以旋转(它向某个方向发射不连续的无线电波(称为脉冲)。每次传输的时间少于1毫秒，两次传输之间的时间间隔约为该时间的100倍。这样，当发射的无线电波遇到障碍物后返回时，天线可以在该时间间隔内接收到它们。通过测量从发射无线电波到接收反射波的时间，可以获得障碍物的距离，然后可以根据发射的无线电波的方向和仰角来确定障碍物的位置。事实上，障碍物的距离是由雷达指示器直接显示的。当雷达向目标发射无线电波时，指示器屏幕上会出现一个尖锐的脉冲。当接收到反射的无线电波时，第二个锐脉冲出现在屏幕上(图5)。根据两个脉冲之间的间隔，可以直接从屏幕上的刻度读取障碍物的距离。现代雷达通常与计算机相连，直接处理数据。雷达可以用来探测军事目标，如飞机、船只和导弹，也可以用来引导飞机和船只。天文学可以利用雷达来研究小行星、彗星和其他在地球附近飞行的天体，而气象站则利用雷达来探测台风和雷雨云。