क्या एंटेना को प्रकाश स्रोतों के रूप में देखा जा सकता है?

Question

स्पष्ट रूप से एंटेना कुछ भी नहीं हैं, बल्कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से विद्युत ऊर्जा को प्रसारित करने के लिए एक उपकरण है।

चूंकि दृश्यमान प्रकाश भी आवृत्तियों की एक निश्चित सीमा है, इसलिए एंटेना को "प्रकाश" स्रोतों के विभिन्न आकारों के रूप में सोचना अधिक आसान नहीं है?

दिशात्मक एंटीना की तरह एक हाथ में मशाल की रोशनी है, उच्च शक्ति का मतलब बाढ़ रोशनी है?

हम केवल कण प्रकृति में इसे क्यों नहीं बता सकते क्योंकि यह तरंग सिद्धांत की तुलना में गणितीय रूप से बहुत सरल होगा?

Comments

एंटेना में भी ईएंडएम तरंगें प्राप्त होती हैं।

— 18

भौतिकी एसई से संबंधित: क्या मैं एंटीना का उपयोग प्रकाश स्रोत के रूप में कर सकता हूं? ।

— फोटॉन

@ महापर्व संयोग। बस यह दिखाता है कि यह एक सामान्य सवाल है। लेकिन हाँ, यदि केवल स्टेक्सएक्सचेंज ने ऐप में एक खोज विकल्प प्रदान किया है

— user163416

Answer 1

कुछ मामलों के लिए, आप कर सकते हैं: यदि आपके पास एक बड़ा दिशात्मक ऐन्टेना है, तो यह बहुत दूर से, बस रेडियो तरंगों के लिए एक बीम-जनरेट "टॉर्चलाइट" की तरह लग सकता है। यदि वेवलेंग्थ बहुत अधिक नहीं हैं, तो उन सभी भौतिक वस्तुओं की तुलना में बहुत छोटी हो जाती हैं जो उनके साथ इंटरैक्ट करती हैं।

हम विशिष्ट शब्दों का भी उपयोग करते हैं: यदि वेवलेंथ वे सभी वस्तुओं की तुलना में बहुत छोटे होते हैं जो वे मिलते हैं और कुछ सरल "मैक्रोस्कोपिक" सूत्र उनके व्यवहार का वर्णन कर सकते हैं, हम ऑप्टिकल (रे) प्रसार की बात करते हैं । जब आरएफ के साथ काम, हम नहीं; RF प्रकाश की तरह व्यवहार नहीं करता है , और इस प्रकार, सादृश्य की उपयोगिता मौजूद नहीं है। तो, नहीं, हम "अधिक सरल गणितीय" नहीं हो सकते हैं, क्योंकि प्रकाश प्रसार के रूप में जो आप जानते हैं उसका आसान मॉडल बस आसान नहीं है।

अधिकांश मामलों के लिए, आप एंटेना की तुलना प्रकाश स्रोतों से नहीं कर सकते।

सबसे पहले, प्रकाश स्रोतों के साथ समानता पूरी तरह से काम नहीं करती है: आपकी टॉर्च डीसी से बैटरी के साथ काम करती है। आपकी तरंगें बाहर आ रही हैं, 10¹⁵ हर्ट्ज से अधिक आवृत्तियाँ हैं। एक ऐन्टेना में, तरंग उत्पन्न करने की विधि ऐन्टेना में वर्तमान में जाने वाली आवृत्ति पर निर्भर करती है, जिसमें आवृत्ति पहले से ही होती है, और ऐन्टेना सिर्फ तरंग चालक और मुक्त स्थान के बीच प्रतिबाधा मिलान घटक के रूप में कार्य करता है।

फिर, ऐन्टेना से निकलने वाली तरंग में किसी प्रकार का तरंग मोर्चा होता है, जिसका अर्थ है सुसंगत चरण! आपके एलईडी या लाइट बल्ब में ऐसा बिल्कुल नहीं है।

तो, एक मशाल से प्रकाश किरण एक एंटीना से बीम से बस शारीरिक रूप से बहुत अलग है।

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¹ चीजें प्रकाश के लिए अधिक जटिल हैं जितना आप सोचते हैं कि एक बार आप बहुत बारीकी से देखते हैं; एक किरण बीम नहीं है।

Comments

बिंदु घर को चलाने के लिए, यह इंगित करने योग्य है कि दृश्यमान प्रकाश को हमेशा कणों और किरणों की तरह व्यवहार नहीं किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, एक संकीर्ण एपर्चर के माध्यम से प्रकाश चमक विचलित और हस्तक्षेप करेगा।

— माइकल सेफ़र्ट

Answer 2

आप सही हैं, एंटेना और प्रकाश स्रोत बराबर निर्माण हैं। लेकिन प्रकाश स्रोतों का गणित उतना सरल नहीं है जितना आप सोचते हैं।

जिस कारण से अब तक के अधिकांश उत्तर उन्हें अलग-अलग देखते हैं, यह केवल एक पैमाने की बात है। जबकि हम आम तौर पर 1 मिमी या उससे ऊपर (300GHz) के "RF" तरंगदैर्ध्य और 1 "m और उससे नीचे (300THz) के "प्रकाश" तरंगदैर्ध्य को कॉल करते हैं, जो बीच में निहित है के लिए कुछ रियायत के साथ है (क्या यह "कम-अवरक्त प्रकाश" या "माइक्रोवेव" है) ?), समीकरण जो उनके व्यवहार को नियंत्रित करते हैं, वे बिल्कुल समान हैं: मैक्सवेल ।

समस्या यह है कि तराजू के इतने बड़े अंतर के परिणाम हैं कि ये दुनिया के साथ कैसे बातचीत करते हैं। जब आप 1m आरएफ सिग्नल उत्पन्न करने के लिए इंटरेक्टिंग घटकों को असतत कर सकते हैं, तो 100nm लाइट सिग्नल उत्पन्न करने के लिए आपको इलेक्ट्रॉनों और उनके ऊर्जा स्तरों के बीच बातचीत पर विचार करना होगा।

• जबकि एक 10 मीटर कसकर भरा हुआ आरएफ संकेत 1 मी धातु डिस्क के आसपास स्पष्ट रूप से कोई बातचीत नहीं करेगा, एक संकीर्ण-केंद्रित 1 मीटर प्रकाश किरण पूरी तरह से इसके पटरियों में बंद हो जाएगी। जबकि पहले एक जाली फैराडे पिंजरे द्वारा 10 सेमी उद्घाटन के साथ बंद कर दिया जाएगा, दूसरा बिना पास किया जाएगा। एक के लिए लगभग पूरी तरह से पारदर्शी सामग्री पूरी तरह से दूसरे को रोक देगी और इसके विपरीत।

• जबकि आपको 1 मी में 1 मी स्पॉट में 90% बिजली प्राप्त करने के लिए 10 सेमी आरएफ बीम पर ध्यान केंद्रित करने के लिए एक बड़े पैमाने पर एंटीना की आवश्यकता होगी, 1µm प्रकाश के साथ समान लेंस एक हाथ में फिट हो सकता है।

• हालांकि आप ज्यादातर 1GHz या उससे नीचे वायुमंडलीय प्रभावों (वायु अणुओं के साथ आरएफ ऊर्जा की बातचीत) को अनदेखा कर सकते हैं, वायुमंडलीय स्थिति जल्द ही उस पर हावी हो जाएगी और प्रकाश आवृत्तियों पर मुख्य प्रभाव बन जाएगी।

• जो लोग ऑप्टिकल लेंस डिजाइन करते हैं, वे ब्रॉडबैंड सिग्नल से संबंधित समस्याओं के बारे में अच्छी तरह से जानते हैं (दृश्य प्रकाश 380 से 740 नैनोमीटर या 430-770 THz तक एक पूरे ऑक्टेव में व्याप्त है)। उन समस्याओं के समतुल्य हैं जो ब्रॉडबैंड आरएफ डिजाइनर का सामना करते हैं, फिर भी ब्रॉडबैंड आरएफ शायद ही कभी वाहक आवृत्ति के 5% तक फैलता है।

अधिकांश इंजीनियरिंग मॉडल के साथ काम कर रहे हैं, मॉडल जो काफी हद तक समस्या को सरल बनाते हैं और उनकी वैधता की सीमा होती है (सभी मॉडल गलत हैं, कुछ मॉडल उपयोगी हैं)। यही कारण है कि आरएफ की निचली श्रेणियों में हम अपने सर्किट में केसीएल, केवीएल और ओम के नियमों से निपटते हैं, बजाय मैक्सवेल के समीकरणों के सीधे आवेदन द्वारा उन्हें हल करने की कोशिश करते हैं। लेकिन आवृत्ति में उच्चतर जाओ और अब आपको एस-मापदंडों और ट्रांसमिशन लाइनों पर स्विच करना होगा क्योंकि तार केवल तारों के रूप में व्यवहार करना बंद कर देते हैं। "लाइट" डोमेन में अभी भी उच्चतर जाओ, और अब फोटॉन और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा संक्रमण स्तरों का उपयोग करना उचित हो जाता है।

लेकिन उन सभी मॉडलों में मैक्सवेल के समीकरणों का उपयोग करने के उनके संकीर्ण डोमेन के साथ सिर्फ सरलीकरण हैं । लेकिन यह जानना और जहां मॉडल विफल होते हैं, हमारे डिजाइन अंतर्ज्ञान को प्राइम करने में मदद कर सकते हैं।

Comments

मुझे इस उत्कृष्ट उत्तर को उभारने वाला पहला व्यक्ति होना चाहिए और कहना चाहिए कि यह मेरा बहुत ही सतही उत्तर है ठोस मॉडल पूरक। धन्यवाद!

— मार्कस मूलर

@ MarcusMüller धन्यवाद !! आपका जवाब है कि यह क्या संकेत दिया है, इसके कुछ सूक्ष्म पहलू थे जो मुझे लगा कि कुछ विस्तार की आवश्यकता है।

— एडगर ब्राउन 19

"... आप ज्यादातर वायुमंडलीय प्रभावों को अनदेखा कर सकते हैं ... 1GHz या उससे नीचे ..." yikes! बता दें कि रेडियो खगोलविदों और हैम ऑपरेटरों (पानी, आयनमंडल, क्रमशः)। ;-) कुल मिलाकर बहुत अच्छा जवाब!

— ऊह

Answer 3

सबसे पहले, अपने आप पर "प्रकाश" का अर्थ आमतौर पर "दृश्यमान प्रकाश" होता है। एंटेना दृश्य प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करते हैं।

हम अधिक सही ढंग से कह सकते हैं कि प्रकाश ईएम विकिरण है और एंटेना ईएम विकिरण का उत्सर्जन करते हैं।

हम इसे केवल कण प्रकृति में नहीं बता सकते क्योंकि यह गणितीय रूप से बहुत सरल होगा

क्या यह? आपने अपनी पोस्ट में किसी भी गणित का हवाला नहीं दिया है। और अधिकांश उद्देश्यों के लिए तरंग पैटर्न वही है जो हम चाहते हैं; यह हमें बताता है कि रेडियो तरंगों को कहां से सबसे अधिक मजबूती से प्राप्त किया जा सकता है। सबसे संचार आवृत्तियों के लिए रेडियो तरंगों नहीं कर रहे हैं एक प्रकाश की तरह "किरण", वे एक बहुत टुकड़े करना।

Comments

खैर, शुरुआत के लिए, अकेले एक कण के रूप में प्रकाश लेने का मतलब होगा सही रेडियल विकिरण (द्विध्रुव के मामले में), और आवृत्ति बदलाव, ध्रुवीकरण, अपवर्तन, प्रतिबिंब आदि। यह सब बहुत सरल हो जाता है। जैसे ध्रुवीकरण गेंद को अलग-अलग स्पिन के साथ फेंक रहा है। परावर्तन बंद करने की तरह है। लेकिन मुझे लगता है, क्योंकि हम बस इसे मापते नहीं हैं ... यह एक लहर के रूप में व्यवहार करता है और दृश्य प्रकाश के विपरीत ... कण राज्यों में नहीं आता है?

— user163416

"सही रेडियल विकिरण (द्विध्रुव के मामले में) का अर्थ होगा" - मैं अनुसरण नहीं करता; विकिरण पैटर्न औसत दर्जे का है, मॉडल को बदलने से यह वास्तव में क्या है नहीं बदलता है? एडगर का उदाहरण देखें कि विवर्तन कितना महत्वपूर्ण है।

— pjc50

Answer 4

कुछ मामलों में, कोई भी कर सकता है। और निश्चित रूप से मीटर की हमारी दुनिया में प्रकाश को एक किरण के रूप में बहुत विश्वसनीय रूप से अनुमानित किया जा सकता है। लेकिन ऐसा 1000000000 के तराजू में एक ईएम लहर कर सकता है, जो केवल कई हजारों किलोमीटर की दूरी पर हैं।

लेकिन, हमारी दुनिया में प्रकाशिकी के लिए जीवन केवल सरल दिखता है। जब हमें माइक्रोमीटर आकार की संरचनाओं, सरणियों या कंडक्टरों के माध्यम से प्रकाश के प्रसार से निपटना होता है, तो किरण सन्निकटन का कोई फायदा नहीं होता है। (Google प्लास्मोनिक्स, फोटोनिक्स या फोटोनिक क्रिस्टल आदि। वे मोड, प्रतिध्वनि, अधिक मैक्सवेलियन समीकरणों का उपयोग करते हैं।) ठीक उसी तरह जैसे कि हमारी दुनिया में आरएफ घटना को सही ढंग से समझाने की शक्ति का अभाव है।

Answer 5

हम केवल कण प्रकृति में इसे क्यों नहीं बता सकते क्योंकि यह तरंग सिद्धांत की तुलना में गणितीय रूप से बहुत सरल होगा?

जब हम कहते हैं कि एक फोटॉन प्रकाश ऊर्जा का एक "कण" है, तो हमारा मतलब है कि केवल असतत मात्रा में ऊर्जा को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से अवशोषित या उत्सर्जित किया जा सकता है।

लेकिन ये कण उन बैलिस्टिक के नियमों के अनुसार नहीं चलते हैं जो गोलियों या बिलियर्ड गेंदों पर लागू होते हैं। वे एक लहर समीकरण के अनुसार चलते हैं जो अनिवार्य रूप से तरंग समीकरण के समान है जो क्लासिक विद्युत चुम्बकीय प्रसार का वर्णन करता है।

तो यहाँ कोई मुफ्त भोजन नहीं है। विद्युत चुम्बकीय "कण" वे तरंगों के रूप में गणितीय रूप से जटिल होते हैं जो वे बदलते हैं।

Answer 6

एंटेना को एक प्रकाश स्रोत के रूप में माना जा सकता है, लेकिन यह एक अलग तरीके से निकलता है। यदि आप सामान्य आरएफ एंटीना पर विचार कर रहे हैं, तो ये दृश्य प्रकाश को विकीर्ण नहीं करते हैं जो सूचना को वहन करता है क्योंकि प्रकाश में एंटीना के गूंजने की आवृत्ति की तुलना में बहुत अधिक आवृत्ति होती है। एक विशिष्ट RF एंटीना (3 KHz और 300 GHz) केवल इस आकार के बेमेल होने के कारण दृश्य प्रकाश (430-770 THz) को कुशलतापूर्वक उत्सर्जित करने के लिए बहुत बड़ा है। लेकिन यह कुछ एंटेना जैसे प्लास्मोनिक नैनोएनेटेनास के साथ संभव है। कई उपकरणों में से जो एक नियंत्रित तरीके से दृश्यमान प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, प्लास्मोनिक नैनोएन्थेनास पारंपरिक रेडियो एंटेना के सबसे करीब हैं।