Атмосферная дифракция проявляется следующими основными способами:
- Оптическая атмосферная дифракция
- Радио волна дифракция является рассеянием радио частоты или более низких частоты от ионосферы Земли, что приводит к способности достигать большее расстояние радио вещания .
- Дифракция звуковых волн - это изгиб звуковых волн, когда звук распространяется по краям геометрических объектов. Это дает возможность слышать, даже если источник заблокирован твердым предметом. Эти звуковые волны согнуть заметно вокруг твердого объекта.
Однако, если диаметр объекта превышает длину акустической волны, за объектом отбрасывается «звуковая тень», где звук не слышен. (Примечание: некоторые звуки могут распространяться через объект в зависимости от материала).
Оптическая атмосферная дифракция [ править ]
Когда свет проходит через тонкие облака из почти однородного размера воды или аэрозольных капель или ледяных кристаллов , дифракции или изгиб света происходит как свет дифрагирует на краях частиц. Эта степень отклонения света зависит от частоты (цвета) света и размера частиц. В результате получается узор из колец, которые, кажется, исходят от Солнца , Луны , планеты или другого астрономического объекта . Самая заметная часть этого узора - центральный почти белый диск. Это напоминает атмосферный Диск Эйри, но на самом деле это не диск Эйри. Он отличается от радуг и ореолов , которые в основном вызваны преломлением .
На левой фотографии показано дифракционное кольцо вокруг восходящего Солнца, вызванное пеленой аэрозоля. Этот эффект резко исчез, когда Солнце поднялось достаточно высоко, и узор перестал быть видимым на поверхности Земли. Это явление иногда называют эффектом короны , не путать с солнечной короной .
Справа - экспозиция 1/10 секунды, показывающая переэкспонированную полную луну . Луна видна сквозь тонкие парообразные облака, которые светятся ярким диском, окруженным освещенным красным кольцом. Более длительная экспозиция покажет более тусклые цвета за пределами красного кольца.
Другая форма атмосферной дифракции или изгиба света происходит , когда свет проходит через тонкие слои частиц пыли в ловушке в основном в средних слоях тропосферы . Этот эффект отличается от атмосферной дифракции на водной основе, поскольку пылевой материал непрозрачен, тогда как вода пропускает свет через него. Это имеет эффект тонировки свете цвета частиц пыли. Этот оттенок может варьироваться от красного до желтого в зависимости от географического положения. Другое основное отличие состоит в том, что дифракция на основе пыли действует как увеличительное стекло, а не создает отчетливый ореол.. Это происходит потому, что непрозрачное вещество не обладает линзирующими свойствами воды. Эффект заключается в том, что объект становится заметно больше, но становится более нечетким, поскольку пыль искажает изображение. Этот эффект в значительной степени зависит от количества и типа пыли в атмосфере.
Распространение радиоволн в ионосфере [ править ]
Ионосфера представляет собой слой частично ионизованных газов высоко над большей частью Земли «с атмосферой ; эти газы ионизируются космическими лучами, исходящими от Солнца. Когда радиоволны проникают в эту зону, которая начинается примерно в 80 километрах над землей, они испытывают дифракцию , аналогичную описанному выше явлению видимого света . [1] В этом случае часть электромагнитной энергии изгибается по большой дуге, так что она может вернуться на поверхность Земли в очень удаленной точке (порядка сотен километров от радиопередачи).источник. Что еще более примечательно, часть этой энергии радиоволн отражается от поверхности Земли и достигает ионосферы во второй раз, на расстоянии даже дальше, чем в первый раз. Следовательно, передатчик высокой мощности может эффективно транслировать на расстояние более 1000 километров, используя несколько "пропусков" за пределами ионосферы. И, в периоды благоприятных атмосферных условий, происходит хороший «скачок», тогда даже маломощный передатчик можно услышать на другом конце света. Это часто случается с «начинающими» радиолюбителями «радиолюбителями», которым по закону ограничены передатчики мощностью не более 65 Вт. Экспедиция Кон-Тики регулярно связывалась с 6-ваттным передатчиком из середины Тихого океана. Для получения дополнительных сведений см. Раздел «Связь» в разделе «Кон-Тики экспедиция »запись в Википедии.
Экзотический вариант этого распространения радиоволн был исследован, чтобы показать, что теоретически отскок ионосферы мог бы быть сильно преувеличен, если бы в ионосфере от источника на Земле создавалась сферическая акустическая волна большой мощности . [2]
Акустическая дифракция у поверхности Земли [ править ]
В случае звуковых волн, распространяющихся около поверхности Земли, волны дифрагируют или искривляются при прохождении через геометрическую кромку, например стену или здание. Это явление приводит к очень важному практическому эффекту: мы можем слышать «за углами». Из-за задействованных частот значительное количество звуковой энергии (порядка десяти процентов) на самом деле проходит в эту звуковую «зону тени». Видимый свет демонстрирует аналогичный эффект, но из-за его гораздо более короткой длины волны за угол проходит лишь незначительное количество световой энергии.
Полезный раздел акустики, связанный с проектированием шумозащитных экранов, исследует это явление акустической дифракции в количественных деталях для расчета оптимальной высоты и размещения звуковой стены или бермы рядом с шоссе.
Это явление также присуще расчету уровней шума от авиационного шума , чтобы можно было понять точное определение топографических характеристик. Таким образом можно создавать изоплеты уровня звука или контурные карты, которые точно отображают результаты на изменчивой местности.
Библиография [ править ]
- ^ Леонид М. Бреховских , Волны в Layered Media Academic Press , Нью-Йорк, 1960)
- ^ Майкл Хоган, Ионосферная дифракция радиоволн VHF , ESL Inc., Пало-Альто, Калифорния, IR-26 22 мая 1967 г.
См. Также [ править ]
- Атмосферная рефракция
- Шумовой барьер
Внешние ссылки [ править ]
- Пояснения и галерея изображений - Оптика атмосферы Леса Коули
