Atrof-muhitdan ma'lumotni idrok etishning tug'ma qobiliyatlari nuqtai nazaridan, odam juda achinarli mavjudotdir. Bizning hid bilishimizni sutemizuvchilarning kichik sinfiga mansub birodarlarimizning instinkti bilan taqqoslab bo'lmaydi - masalan, qutbli ayiqlar ovqatni bir yarim kilometr uzoqlikdan hidlaydi, ba'zi zotlarning itlari esa to'rtta hidni yig'ishga qodir. kunlik iz. Bizning eshitish apparatimiz akustik tebranishlarning butun diapazonini qabul qilish uchun moslashtirilmagan - biz infratovushda fillarning suhbatlarini to'g'ridan-to'g'ri eshita olmaymiz va ultratovush diapazonida na delfinlarning suhbatlari, na yarasalarning aks-sadosi signallari mavjud.

Va insoniyat uchun elektromagnit nurlanishni idrok etish bilan bog'liq vaziyat umuman muhim emas - biz to'g'ridan-to'g'ri ularning faqat kichik bir qismini his qilamiz, biz buni ko'rinadigan yorug'lik. Evolyutsiya jarayonida odam, shuningdek, boshqa ko'plab sutemizuvchilar, ilon kabi yirtqichlarning infraqizil izlarini olish qobiliyatini yo'qotdi; yoki hasharotlar, qushlar, baliqlar va ba'zi sutemizuvchilar kabi ultrabinafsha nurlarni ko'ring.

Garchi inson qulog'i 2 * 10-5 Pa (eshitish chegarasi) dan 20 Pa (og'riq chegarasi) gacha bo'lgan keng diapazonda tovush bosimini sezishi mumkin bo'lsa-da, biz tovushlarni baland ovoz bilan farqlashda nisbatan yomon (bejizga emaski, quvvat shkalasi akustik tebranishlar logarifmikdir!). Ammo tabiat bizga kiruvchi akustik signallarning chastotalaridagi farqni juda aniq aniqlash qobiliyatini berdi, bu esa, o'z navbatida, insonning sayyora xo'jayini sifatida rivojlanishida hal qiluvchi rol o'ynadi. Bu nutqni rivojlantirish va undan to'da ovini rejalashtirish va tashkil etish, tabiiy dushmanlardan yoki dushman guruhlardan himoya qilish uchun foydalanishni anglatadi.

Ba'zi tushunchalarga ishlab chiqilgan apparat tomonidan ifodalangan tovushlarning barqaror birikmasini belgilash vokal kordlar, ota-bobolarimiz o‘z tilaklarini, o‘ylarini boshqalarga yetkazgan. Boshqalarning nutqini quloq bilan tahlil qilib, ular, o'z navbatida, boshqa odamlarning istaklari va fikrlarini tushundilar. Vaqt va makonda o'z a'zolarining sa'y-harakatlarini muvofiqlashtirgan holda, ibtidoiy odamlarning suruvi odamlar jamoasiga aylandi va hatto eng katta quruqlik hayvonini - mamontni ovlaydigan super yirtqichga aylandi.

Rivojlangan nutq nafaqat bir guruh odamlar ichida muloqot qilish uchun, balki uy hayvonlari bilan turlararo aloqa qilish uchun ham ishlatilgan - masalan, Britaniya Kolumbiyasi universiteti olimlari tomonidan olib borilgan tadqiqotlarga ko'ra, 30 dan ortiq buyruqlarni eslab qolishga qodir. ularni deyarli birinchi marta aniq bajaring. Shunga o'xshash signalizatsiya tizimlari sinfi va yashash joyidan qat'i nazar, deyarli barcha o'ralgan hayvonlarda ibtidoiydir. Masalan, qushlar (korvidlar) va sutemizuvchilar: bo'rilar, gyenalar, itlar va delfinlar, to'plamli turmush tarzini olib boradigan barcha turdagi maymunlarni hisobga olmaganda. Ammo faqat inson nutqdan odamlarning keyingi avlodiga ma'lumot uzatish vositasi sifatida foydalangan, bu uning atrofidagi dunyo haqidagi bilimlarni to'plashga hissa qo'shgan.

Insoniyat taraqqiyotidagi davrli voqea zamonaviy shakl yozuvning ixtirosi edi - ieroglif ichida qadimgi Xitoy va qadimgi Misr, Mesopotamiyada (Mesopotamiya) mixxat yozuvi va qadimgi Finikiyada alifbo. Evropa xalqlari hanuzgacha ikkinchisidan foydalanadilar, garchi qadimgi Yunoniston va Rimdan ketma-ket o'tib, Finikiya harflarining yozuvlari - tovushlarning o'ziga xos belgilari - biroz o'zgargan.

Insoniyat tarixidagi yana bir davrli voqea matbaa ixtirosi bo'ldi. Bu keng doiradagi odamlarga qo'shilish imkonini berdi ilmiy bilim, ilgari faqat zohidlar va mutafakkirlarning tor doirasiga kirish mumkin edi. Bu ilmiy-texnika taraqqiyoti sur'atlariga ta'sir qilish uchun sekin emas edi.

O'tgan to'rt asr davomida qilingan kashfiyotlar va ixtirolar bizning hayotimizni tom ma'noda tubdan o'zgartirib yubordi va buning uchun poydevor qo'ydi. zamonaviy texnologiyalar analog va raqamli signallarni uzatish va qayta ishlash. Bunga asosan matematik fikrning rivojlanishi yordam berdi - matematik tahlilning ishlab chiqilgan bo'limlari, maydonlar nazariyasi va yana ko'p narsalar olimlar va muhandislarga fizik tajribalar uchun texnik qurilmalar va qurilmalarni prognozlash, tadqiq qilish va hisoblash uchun kuchli vositani berdi. Ushbu vositalardan biri fizik signallar va miqdorlarning spektral tahlili edi.


Skripka tovushining spektri, ikkinchi oktavaning G notasi (G5); spektr aniq ko'rsatadiki, skripka tovushi taxminan 784 Gts asosiy chastotadan va ortib borayotgan chastota bilan amplitudasi kamayib boruvchi bir qator ohanglardan iborat; agar ohanglar kesilsa, faqat asosiy chastotaning ovozi qolsa, skripka ovozi tyuning yoki sinusoidal chastota generatorining ovoziga aylanadi.

Akustik tebranishlar spektrini yuqori chastotali elektromagnit tebranishlar (modulyatsiya) hududiga o'tkazish va uning teskari o'zgarishi (demodulyatsiya) imkoniyatlarining kashf etilishi yangi tarmoqlarni yaratish va rivojlantirishga kuchli turtki berdi: aloqa texnologiyalari (shu jumladan mobil aloqa). ), tijorat va amaliy radioeshittirish va televideniye.

Tabiiyki, harbiylar o'z mamlakatlari mudofaa qobiliyatini oshirish uchun bunday ajoyib imkoniyatni boy bermagan. Havo va dengiz nishonlarini radarga asoslangan holda yaqinlashishdan ancha oldin aniqlashning yangi usullari mavjud. quruqlikdagi kuchlar qo'mondonligi, havo kuchlari va radio orqali flot umuman jangovar operatsiyalar samaradorligini oshirdi. Bugungi kunda radar (radar) qurilmalari, aloqa vositalari, radio va elektron razvedka va elektron urush (EW) uskunalari bilan jihozlanmagan zamonaviy armiyani tasavvur qilish qiyin.

Tarix ma'lumotnomasi

Tarixiy jihatdan spektr tushunchasi taniqli ingliz fizigi ser Isaak Nyuton tomonidan uchburchak optik prizma yordamida oq yorug'likni komponentlarga parchalash bo'yicha tajribalar paytida kiritilgan. Tajribalar natijalari u tomonidan 1704 yilda nashr etilgan "Optika" fundamental asarida taqdim etilgan. Nyuton "spektr" atamasini ilmiy foydalanishga kiritishdan ancha oldin bo'lsa ham, insoniyat uning tanish kamalak shaklida namoyon bo'lishini bilar edi.


Keyinchalik, elektromagnetizm nazariyasi rivojlanib borgan sari, bu kontseptsiya elektromagnit nurlanishning butun diapazoniga tarqaldi. Radiotexnika va akustikada keng qo'llaniladigan chastotasi parametr bo'lgan tebranishlar spektri tushunchasidan tashqari, fizikada energiya spektri tushunchasi mavjud (masalan, elementar zarralar), bu erda parametr davomida olingan bu zarrachalarning energiyasi yadro reaksiyalari yoki boshqacha.

Energiya spektrining yana bir misoli davlat taqsimoti ( kinetik energiyalar) uchun gaz molekulalari turli sharoitlar, Maksvell-Boltzmann, Bose-Eynshteyn yoki Fermi-Dirakning statistikasi yoki taqsimoti deb ataladi.

Metall tuzlarning bug'lari bilan bo'yalgan olov spektrlarini o'rganishda kashshoflar nemis fizigi Gustav Robert Kirchhoff va kimyogari Robert Vilgelm Bunsen edi. Spektral tahlil yorug'likning yutilishi va emissiyasi bilan bog'liq optik hodisalarning tabiati va fizikasini o'rganish uchun kuchli vosita bo'lib chiqdi. 1814 yilda nemis fizigi Iosif Fraungofer quyosh nurlari spektrida 500 dan ortiq qorong'u chiziqlarni topdi va tasvirlab berdi, ammo ularning paydo bo'lish tabiatini tushuntirib bera olmadi. Endi bu yutilish chiziqlari Fraungofer chiziqlari deb ataladi.


1859 yilda Kirchhoff "Fraungofer chiziqlari haqida" maqolasini nashr etdi, unda u Fraungofer chiziqlarining paydo bo'lishining sababini tushuntirdi; ammo maqolaning asosiy xulosasi ta'rif edi kimyoviy tarkibi quyosh atmosferasi. Shunday qilib, Quyosh atmosferasida vodorod, temir, xrom, kaltsiy, natriy va boshqa elementlarning mavjudligi isbotlandi. 1868 yilda spektrometrik usullar Bir-biridan mustaqil ravishda frantsuz astronomi Per Jyul Sezar Yansen va uning ingliz hamkasbi ser Norman Lokyer bir vaqtning o'zida Quyosh spektrida hech qanday yulduzga to'g'ri kelmaydigan yorqin sariq chiziqni aniqladilar. ma'lum element. Shunday qilib, geliy kimyoviy elementi topildi (qadimgi yunoncha Quyosh xudosi - Heliosdan keyin).

Issiqlik uzatish nazariyasini o‘rganish jarayonida ularni ishlab chiqqan frantsuz matematigi Jan Baptist Jozef Furye nomi bilan atalgan Furye seriyalari va integrallari tebranish spektrlari va umuman spektrlarni o‘rganishning matematik asosi bo‘ldi. Furye transformatsiyasi juda kuchli vositadir turli sohalar fanlar: astronomiya, akustika, radiotexnika va boshqalar.


Muayyan tizimning davlat funktsiyalari qiymatlarining kuzatiladigan qiymatlari sifatida spektrlarni o'rganish juda samarali bo'ldi. asoschisi kvant fizikasi Nemis olimi Maks Plank qora jismlar spektri nazariyasi ustida ishlayotganda kvant g‘oyasini ilgari surdi. Ingliz fiziklari ser Jozef Jon Tomson va Frensis Aston 1913 yilda massa spektrlarini o'rganish orqali atom izotoplarining mavjudligini isbotladilar va 1919 yilda o'zi yaratgan birinchi massa spektrometridan foydalanib, Aston neon Nening ikkita barqaror izotopini kashf etishga muvaffaq bo'ldi. bu olim tomonidan kashf etilgan turli atomlarning 213 ta izotoplaridan birinchisi.

O'tgan asrning o'rtalaridan boshlab, radioelektronikaning jadal rivojlanishi tufayli keng foydalanish turli fanlarda radiospektroskopik tadqiqot usullari olindi: birinchi navbatda yadro magnit-rezonansi (YMR), elektron paramagnit rezonans (EPR), ferromagnit rezonans (FR), antiferromagnit rezonans (AFR) va boshqalar.

Spektr ta'rifi

Fizikadagi spektr - bu grafik, analitik yoki jadval shaklida berilgan jismoniy miqdorning (energiya, chastota yoki massa) qiymatlarini taqsimlash. Ko'pincha spektr elektromagnit spektrni - elektromagnit nurlanish energiyasini yoki kuchini chastotalar yoki to'lqin uzunliklari bo'yicha taqsimlashni anglatadi.

Signal, radiatsiya yoki vaqt ketma-ketligini tavsiflovchi miqdor quvvat yoki energiya spektral zichligidir. Bu signalning kuchi yoki energiyasi chastotada qanday taqsimlanganligini ko'rsatadi. Turli chastota komponentlarini o'z ichiga olgan signallar o'lchanganda, turli chastotali signal komponentlarining kuchi boshqacha bo'ladi. Shuning uchun spektral zichlik grafigi kuch va chastota diagrammasi hisoblanadi. Quvvat spektrining zichligi odatda gerts uchun vattlarda (Vt / Gts) yoki herts uchun desibel millivatlarda (dBm / Gts) ifodalanadi. Umumiy holda, quvvat spektral zichligi signalning qaysi chastotalarda kuchli va qaysilarida kichikligini ko'rsatadi.Bu turli jarayonlarni keyingi tahlil qilish uchun foydali bo'lishi mumkin.

Jismoniy miqdor qiymatlarini taqsimlash tabiatiga ko'ra, spektrlar diskret (chiziqli), uzluksiz (uzluksiz) va diskret va uzluksiz spektrlarning kombinatsiyasi ham bo'lishi mumkin.

Chiziqli spektrlarga atomlarning qo'zg'aluvchan holatdan normal holatga elektron o'tish spektrlari misol bo'lishi mumkin. Uzluksiz spektrlarga qizdirilgan elektromagnit nurlanish spektri misol bo'la oladi qattiq tana, va birlashtirilgan spektrga misol yulduzlar va lyuminestsent lampalarning emissiya spektrlari. Yulduzning qizigan fotosferasining uzluksiz spektri yulduz xromosferasini tashkil etuvchi atomlarning xromosfera emissiya va yutilish chiziqlari bilan qoplanadi.

Spektrlar. Hodisalar fizikasi

Spektrlarga misollar

Fizikada emissiya spektrlari (nurlanish spektrlari), adsorbsion spektrlar (yutilish spektrlari) va aks ettiruvchi spektrlar (Reylning tarqalishi) ham farqlanadi. Alohida ko'rib chiqiladi Ramanning tarqalishi yorug'lik (Raman effekti), optik nurlanishning egiluvchan tarqalishi bilan bog'liq va aks ettirilgan yorug'lik chastotasining (yoki bir xil to'lqin uzunligi) sezilarli o'zgarishiga olib keladi. Raman spektroskopiyasi kimyoviy tahlilning samarali usuli bo'lib, o'rganilayotgan moddaning qattiq fazasida ham, suyuq va gazsimon fazalarida bo'lgan materiallarning tarkibi va tuzilishini o'rganadi.

Ushbu rasmda ko'rsatilgan sozlash vilkasi spektrida, zarbadan so'ng darhol asosiy harmonikaga qo'shimcha ravishda (440 Gts), ikkinchi (880 Gts) va uchinchi (1320 Gts) harmonikalar mavjudligini ko'rish mumkin. tovush, u tezda parchalanadi va keyin faqat asosiy garmonik eshitiladi. Ovozni pleerning o'ynash tugmasini bosish orqali eshitish mumkin

Yuqorida aytib o'tilganidek, emissiya spektrlari, birinchi navbatda, qo'zg'aluvchan holatda bo'lgan atomlarning tashqi qobiqlari elektronlarining o'tishi bilan bog'liq bo'lib, bu qobiqlarning elektronlari normal holatga mos keladigan quyi energiya darajalariga qaytadi. atomdan. Bunda ma'lum chastotali (to'lqin uzunligi) yorug'lik kvanti chiqariladi va emissiya spektrida xarakterli chiziqlar paydo bo'ladi.

Adsorbsion yutilish jarayonida teskari mexanizm faollashadi - ma'lum chastotali radiatsiya kvantlarini ushlab, atomlarning tashqi qobig'ining elektronlari yuqoriroqqa o'tadi. energiya darajasi. Bunday holda, yutilish spektrida mos keladigan xarakterli qorong'u chiziqlar paydo bo'ladi.

Rayleigh scattering (elastik sochilish) bilan, bu yaxshi tasvirlangan bo'lishi mumkin va yo'q kvant mexanikasi, yorug'lik kvantlarining yutilishi va qayta emissiyasi bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi, bu hodisa va aks ettirilgan nurlanish spektrini umuman o'zgartirmaydi.

Akustik spektrlar

Ovoz - akustika fanida akustik spektrlar alohida o'rin tutadi. Bunday spektrlarni tahlil qilish texnik ilovalar uchun juda muhim bo'lgan akustik signalning chastotasi va dinamik diapazoni haqida fikr beradi.

Masalan, telefoniyada inson ovozini ishonchli uzatish uchun 300-3000 Gts diapazonidagi tovushlarni uzatish kifoya. Shuning uchun ham telefonda tanishlar ovozi real hayotdagidan biroz farq qiladi.

Ultrasonik hushtakning ixtirosi ingliz olimi va sayohatchisi Frensis Galtonga tegishli bo'lsa ham, u birinchi bo'lib psixometrik tadqiqotlar uchun foydalangan.

Umuman olganda, tovushlar, ayniqsa ritmik va garmonik, kuchli psixo-emotsional ta'sirga ega. Hatto shovqinga o'xshash akustik signallar ham ta'sir qiladi - akustikada "oq" va "pushti" shovqin tushunchalari va "boshqa rang" shovqinlari qo'llaniladi. Oq shovqinning spektral zichligi butun chastota diapazonida bir xil bo'ladi, pushti shovqin, shuningdek, boshqa "rangli" shovqinlar, amplituda-chastota spektral javobida oq shovqindan farq qiladi.

Xo'sh, zamonaviy "plash va xanjar" ritsarlari akustik spektrlarni umuman e'tiborsiz qoldira olmadilar. Dastlab ular telefon suhbatlarini arzimas tinglashdan foydalanishgan. Natijada, radiotexnikaning rivojlanishi bilan akustik signallarni ushlashni qiyinlashtirish uchun ma'lum matematik algoritmlar bo'yicha shifrlash (shifrlash va kodlash) usullari qo'llanila boshlandi. Ham statsionar, ham ko'chma kompyuter qurilmalarining ishlab chiqarish quvvatining oshishi sababli, endi akustik signallarni shifrlashning eski usullari unutilib, zamonaviyroq matematik shifrlash usullari bilan almashtirilmoqda.

Elektromagnit spektrlar

Elektromagnit spektrlarni o'rganish radioastronomlarga tahlil qilish uchun ajoyib vositani berdi jismoniy miqdorlar. Ular bizning koinotimizning boshlanishini belgilagan Katta portlashning aks-sadolarini kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishi ko'rinishida ushladilar va asosiy ketma-ketlikda joylashgan yulduzlarning xatti-harakatlarini aniqladilar. Yulduzlarni tasniflash spektr bo'yicha amalga oshiriladi va Xudoga shukur, bizning yoritgichimiz - G sinfidagi sariq mitti Quyosh (G2V) - ba'zi faoliyat davrlarini hisobga olmaganda, ancha tinch xarakterga ega. Asboblarning sezgirligi rivojlanishi bilan astrofiziklar va hatto astrobiologlar endi bizdan tashqaridagi mavjudlik haqida xulosa chiqarishga qodir. quyosh sistemasi sayyoralar bizning yerimizga o'xshaydi mumkin bo'lgan variantlar ularda hayot mavjudligi.

Spektr tahlili tibbiyot, kimyo va boshqa tegishli fanlarda keng qo'llaniladi. Homilador ayolning tanasida homilaning kompyuterda qayta ishlangan tasvirlari bizni hayratda qoldirmaydi, biz MRI tekshiruvlariga o'rganib qolganmiz va hatto biz inson tanasining tomirlarida operatsiyalardan qo'rqmaymiz, ularning vizualizatsiyasi ultratovush nurlanish spektrini tahlil qilish.

Spektral tahlil usullaridan foydalangan kimyogarlar nafaqat kompleks haqida tasavvurga ega bo'lishlari mumkin kimyoviy birikmalar, balki molekulalardagi atomlarning fazoviy joylashuvini hisoblash uchun ham.

Va har doimgidek, radiochastota va optik diapazondagi elektromagnit spektrlar harbiy mutaxassislarning diqqatidan chetda qolmadi. O'z tahlillari asosida harbiy razvedka zobitlari nafaqat dushman qo'shinlarining qarama-qarshi guruhlari to'g'risida tasavvur hosil qiladi, balki atom Armageddonining boshlanishini ham aniqlashga qodir.

Spektr tahlili

Yuqorida ko'rsatilgandek, spektral tahlil, ayniqsa, radiochastota va optik diapazonda, ob'ektlarning fizik va axborot mohiyati haqida ma'lumot olish uchun kuchli vositadir - ular haqiqatan ham haqiqiy jismoniy ob'ektlarga tegishlimi yoki efemer spektrlarni ifodalaydimi, umuman muhim emas. so'rovlar yordamida olingan jamoatchilik fikri. Zamonaviy fizik spektral tahlil imzolarni solishtirishga asoslangan - ob'ektlarning raqamli spektral imzolari.

Radar usullarini ishlab chiqish bilan harbiy mutaxassislar aks ettirilgan signallar spektrini tahlil qilish asosida nafaqat havo nishonini aniqlash va uning azimuti va balandligini aniqlashga qodir. Radiatsiya impulsiga nisbatan aks ettirilgan signalning kelishining kechikish vaqti bilan nishongacha bo'lgan masofani aniqlash mumkin. Doppler effektiga asoslanib, uning harakat tezligini hisoblash va hatto aks ettirilgan signallarning imzolari (spektrlari) dan uning turini aniqlash mumkin.

Biroq, bir xil usullar qo'llaniladi fuqaro aviatsiyasi. Flightradar24.com ajoyib resursi sizga samolyot parvozlarini deyarli real vaqt rejimida kuzatish imkonini beradi, bu bilan bog'liq ko'plab ma'lumotlarni taqdim etadi, masalan: samolyotning yo'nalishi va uning turi, balandligi va parvoz tezligi; uchish vaqti va taxminiy kelish vaqti; uchish uchun qancha pul qolgan va hatto samolyot komandirining ismi va familiyasi ham. Kompyuter grafikasi yordamida ushbu resurs parvoz trekini ishlab chiqaradi va siz kattalashtirganingizda, hatto tegishli daqiqalarda parvozning uchish va qo'nishini ham ko'rishingiz mumkin.


Radio razvedkasi mutaxassislari radiatsiya spektrini nozik tahlil qilish asosida hatto aniqlangan radiotexnika moslamalarining dushman bo'linmalariga tegishliligini aniqlashni ham o'z zimmalariga oladilar.


Spektral sintez

Signallarning spektral sintezi frantsuz matematigi Furyening garmonik tahliliga va rus olimi Kotelnikovning radiotexnika sohasidagi teoremasiga asoslangan bo'lib, afsuski, ingliz texnik adabiyotida boshqa nomga ega - Nyquist-Shannon teoremasi. . Garmonik tahlil har xil parametrlarga ega bo'lgan garmonik komponentlarning cheklangan to'plami tomonidan etarli darajada ishonchlilik bilan o'zboshimchalik bilan murakkab signalni amalga oshirish imkoniyatini nazarda tutadi. Matematik materialni taqdim etishning o'ziga xos xususiyatlariga kirmasdan, Kotelnikov teoremasi harmonik signalni takrorlash uchun ushbu signaldan ikki barobar chastotali namuna olish kifoya qiladi.

Signal sintezi - o'qilgan spektr sintezi - zamonaviy kompyuter kriptografiyasi, yaratilishining asosiga aylandi zamonaviy musiqa va hatto virtual hamkasblari bilan haqiqiy nurlantiruvchi ob'ektlarni taqlid qilish, zamonaviy elektron urushda (EW) qo'llaniladigan dushmanni aniqlash tizimlarini chalg'itish.

Hozirgi vaqtda yopiq aloqa kanallari orqali signallarni uzatish usullari shovqinga o'xshash signallarni uzatish usullari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, shovqinlardan yuqori immunitetga ega.

Ularni sanab o'tish ushbu maqolaning doirasiga kirmaydi, ammo biz sizni ishontirib aytmoqchimizki, mobil aloqadan foydalangan holda siz dekodlashdan yuqori darajada himoyalangan ma'lum matematik algoritmlarga muvofiq akustik signal spektrini o'zgartirishdan to'liq foydalanasiz.

Spektrlar bilan ba'zi tajribalar

Xulosa qilib aytganda, optik spektrlar bilan bir nechta tajribalar o'tkazamiz.

Tajriba 1. Quyosh nurlarining parchalanishi va oddiy uy qurilishi spektrografini kalibrlash

Agar sizda uchburchak optik prizma yoki eski keraksiz CD yoki DVD bo'lsa, siz ser Isaak Nyutonning quyosh nurlarining parchalanishi bo'yicha tajribasini takrorlashingiz mumkin. Biz CD dan osonroq bo'lgani uchun foydalanamiz. Shuningdek, spektrografimizga kiraverishda diafragma va karton kabi shaffof bo'lmagan materialdan tayyorlangan naycha kerak bo'ladi. Diafragma qilish uchun pichoq yoki skalpel bilan har qanday optik shaffof bo'lmagan materialning plastinkasida yoriqni kesib, keyin bir juft pichoqni yopishtirish kifoya. Bu tirqish kollimator rolini o'ynaydi. Taxminan 20 sm uzunlikdagi karton trubkaga tirqishi bo'lgan plastinkani biriktiramiz.Quyosh nurining parallel nurlari yoki kollimatordan keyin olingan boshqa yorug'lik manbasi diskning bir qismiga yo'naltirilishi kerak, biz uni trubaning boshqa uchiga mahkam bog'lab qo'yamiz. yivdan yorug'lik nuriga 60-80 ° burchak (eksperimental ravishda tanlangan) . Ikkinchi uchini qopqoq bilan yoping. Spektrni ko'rish yoki suratga olish uchun rasmda ko'rsatilganidek, naychadagi teshikni kesib olishingiz kerak. Hammasi, bizning spektrografimiz tayyor. Biz binafsha rangdan qizil ranggacha silliq o'tish bilan quyosh nurining uzluksiz spektrli rang chizig'ini kuzatishimiz va suratga olishimiz mumkin. Qorong'i Fraungofer yutilish chiziqlari spektrda aniq ko'rinadi.

Eng oddiy spektrografimizni kalibrlash uchun biz uchta lazer ko'rsatgichdan foydalanamiz - mos ravishda to'lqin uzunligi 670, 532 va 405 nm bo'lgan qizil, yashil va binafsha rang.

Tajriba 2. "Oq" LEDdan yorug'likning parchalanishi

Biz tabiiy yorug'lik manbasini almashtiramiz. O'zgartirish sifatida biz oq porlashi bilan 5 Vt nurlanish kuchiga ega bo'lgan LEDni ishlatamiz. Bu yorug'lik ko'pincha ko'k LEDning nurlanishini uni qoplaydigan fosfor tomonidan "issiq" yoki "sovuq" oq nurga aylantirish orqali olinadi.

Ekrandagi LEDning chiqishlariga tegishli kuchlanish qo'llanilganda, xarakterli notekis rang intensivligi bilan emissiya spektrini kuzatish mumkin.

Tajriba 3. Floresan chiroqning emissiya spektri

Normallashtirilgan rang temperaturasi 4100 K bo'lgan ixcham lyuminestsent lampaning spektri qanday ko'rinishini ko'rib chiqamiz.Biz chiziqli spektrni kuzatamiz.

Atrof-muhitdan ma'lumotni idrok etishning tug'ma qobiliyatlari nuqtai nazaridan, odam juda achinarli mavjudotdir. Bizning hid bilishimizni sutemizuvchilarning kichik sinfiga mansub birodarlarimizning instinkti bilan taqqoslab bo'lmaydi - masalan, qutbli ayiqlar ovqatni bir yarim kilometr uzoqlikdan hidlaydi, ba'zi zotlarning itlari esa to'rtta hidni yig'ishga qodir. kunlik iz. Bizning eshitish apparatimiz akustik tebranishlarning butun diapazonini qabul qilish uchun moslashtirilmagan - biz infratovushda fillarning suhbatlarini to'g'ridan-to'g'ri eshita olmaymiz va ultratovush diapazonida na delfinlarning suhbatlari, na yarasalarning aks-sadosi signallari mavjud.

Va insoniyat uchun elektromagnit nurlanishni idrok etish bilan bog'liq vaziyat umuman muhim emas - biz to'g'ridan-to'g'ri ularning faqat kichik bir qismini his qilamiz, biz buni ko'rinadigan yorug'lik deb ataymiz. Evolyutsiya jarayonida odam, shuningdek, boshqa ko'plab sutemizuvchilar, ilon kabi yirtqichlarning infraqizil izlarini olish qobiliyatini yo'qotdi; yoki hasharotlar, qushlar, baliqlar va ba'zi sutemizuvchilar kabi ultrabinafsha nurlarni ko'ring.

Garchi inson qulog'i 2 * 10-5 Pa (eshitish chegarasi) dan 20 Pa (og'riq chegarasi) gacha bo'lgan keng diapazonda tovush bosimini sezishi mumkin bo'lsa-da, biz tovushlarni baland ovoz bilan farqlashda nisbatan yomon (bejizga emaski, quvvat shkalasi akustik tebranishlar logarifmikdir!). Ammo tabiat bizga kiruvchi akustik signallarning chastotalaridagi farqni juda aniq aniqlash qobiliyatini berdi, bu esa, o'z navbatida, insonning sayyora xo'jayini sifatida rivojlanishida hal qiluvchi rol o'ynadi. Bu nutqni rivojlantirish va undan to'da ovini rejalashtirish va tashkil etish, tabiiy dushmanlardan yoki dushman guruhlardan himoya qilish uchun foydalanishni anglatadi.

Ayrim tushunchalarga vokal kordlarining rivojlangan apparati tomonidan ifodalangan tovushlarning barqaror birikmasini belgilab, ota-bobolarimiz o'z xohish-istaklarini va fikrlarini boshqalarga etkazishgan. Boshqalarning nutqini quloq bilan tahlil qilib, ular, o'z navbatida, boshqa odamlarning istaklari va fikrlarini tushundilar. Vaqt va makonda o'z a'zolarining sa'y-harakatlarini muvofiqlashtirgan holda, ibtidoiy odamlarning suruvi odamlar jamoasiga aylandi va hatto eng katta quruqlik hayvonini - mamontni ovlaydigan super yirtqichga aylandi.

Rivojlangan nutq nafaqat bir guruh odamlar ichida muloqot qilish uchun, balki uy hayvonlari bilan turlararo aloqa qilish uchun ham ishlatilgan - masalan, Britaniya Kolumbiyasi universiteti olimlari tomonidan olib borilgan tadqiqotlarga ko'ra, 30 dan ortiq buyruqlarni eslab qolishga qodir. ularni deyarli birinchi marta aniq bajaring. Shunga o'xshash signalizatsiya tizimlari sinfi va yashash joyidan qat'i nazar, deyarli barcha o'ralgan hayvonlarda ibtidoiydir. Masalan, qushlar (korvidlar) va sutemizuvchilar: bo'rilar, gyenalar, itlar va delfinlar, to'plamli turmush tarzini olib boradigan barcha turdagi maymunlarni hisobga olmaganda. Ammo faqat inson nutqdan odamlarning keyingi avlodiga ma'lumot uzatish vositasi sifatida foydalangan, bu uning atrofidagi dunyo haqidagi bilimlarni to'plashga hissa qo'shgan.

Insoniyat taraqqiyotida uning zamonaviy ko'rinishidagi davrli voqea yozuvning ixtiro qilinishi bo'ldi - qadimgi Xitoy va qadimgi Misrda ieroglif, Mesopotamiyada (Mesopotamiya) mixxat va qadimgi Finikiyada alifbo. Evropa xalqlari hanuzgacha ikkinchisidan foydalanadilar, garchi qadimgi Yunoniston va Rimdan ketma-ket o'tib, Finikiya harflarining yozuvlari - tovushlarning o'ziga xos belgilari - biroz o'zgargan.

Insoniyat tarixidagi yana bir davrli voqea matbaa ixtirosi bo'ldi. U keng doiradagi odamlarga ilgari faqat astsetlar va mutafakkirlarning tor doirasiga kirishi mumkin bo'lgan ilmiy bilimlarga qo'shilish imkonini berdi. Bu ilmiy-texnika taraqqiyoti sur'atlariga ta'sir qilish uchun sekin emas edi.

O'tgan to'rt asr davomida qilingan kashfiyotlar va ixtirolar bizning hayotimizni tom ma'noda tubdan o'zgartirib yubordi va analog va raqamli signallarni uzatish va qayta ishlashning zamonaviy texnologiyalariga asos soldi. Bunga asosan matematik fikrning rivojlanishi yordam berdi - matematik tahlilning ishlab chiqilgan bo'limlari, maydonlar nazariyasi va yana ko'p narsalar olimlar va muhandislarga fizik tajribalar uchun texnik qurilmalar va qurilmalarni prognozlash, tadqiq qilish va hisoblash uchun kuchli vositani berdi. Ushbu vositalardan biri fizik signallar va miqdorlarning spektral tahlili edi.


Skripka tovushining spektri, ikkinchi oktavaning G notasi (G5); spektr aniq ko'rsatadiki, skripka tovushi taxminan 784 Gts asosiy chastotadan va ortib borayotgan chastota bilan amplitudasi kamayib boruvchi bir qator ohanglardan iborat; agar ohanglar kesilsa, faqat asosiy chastotaning ovozi qolsa, skripka ovozi tyuning yoki sinusoidal chastota generatorining ovoziga aylanadi.

Akustik tebranishlar spektrini yuqori chastotali elektromagnit tebranishlar (modulyatsiya) hududiga o'tkazish va uning teskari o'zgarishi (demodulyatsiya) imkoniyatlarining kashf etilishi yangi tarmoqlarni yaratish va rivojlantirishga kuchli turtki berdi: aloqa texnologiyalari (shu jumladan mobil aloqa). ), tijorat va amaliy radioeshittirish va televideniye.

Tabiiyki, harbiylar o'z mamlakatlari mudofaa qobiliyatini oshirish uchun bunday ajoyib imkoniyatni boy bermagan. Havo va dengiz nishonlarini radarga asoslangan holda yaqinlashishdan ancha oldin aniqlashning yangi usullari mavjud. Quruqlikdagi kuchlar, havo kuchlari va dengiz flotining radio nazorati umuman jangovar harakatlar samaradorligini oshirdi. Bugungi kunda radar (radar) qurilmalari, aloqa vositalari, radio va elektron razvedka va elektron urush (EW) uskunalari bilan jihozlanmagan zamonaviy armiyani tasavvur qilish qiyin.

Tarix ma'lumotnomasi

Tarixiy jihatdan spektr tushunchasi taniqli ingliz fizigi ser Isaak Nyuton tomonidan uchburchak optik prizma yordamida oq yorug'likni komponentlarga parchalash bo'yicha tajribalar paytida kiritilgan. Tajribalar natijalari u tomonidan 1704 yilda nashr etilgan "Optika" fundamental asarida taqdim etilgan. Nyuton "spektr" atamasini ilmiy foydalanishga kiritishdan ancha oldin bo'lsa ham, insoniyat uning tanish kamalak shaklida namoyon bo'lishini bilar edi.


Keyinchalik, elektromagnetizm nazariyasi rivojlanib borgan sari, bu kontseptsiya elektromagnit nurlanishning butun diapazoniga tarqaldi. Chastota parametr bo'lgan va radiotexnika va akustikada keng qo'llaniladigan tebranishlar spektri tushunchasidan tashqari, fizikada energiya spektri (masalan, elementar zarralar) tushunchasi mavjud bo'lib, bu erda parametr bu zarrachalarning yadro reaksiyalari paytida yoki boshqa yo'l bilan olingan energiyasidir.

Energiya spektrining yana bir misoli - statistik yoki Maksvell-Boltzmann, Bose-Eynshteyn yoki Fermi-Dirak taqsimoti deb ataladigan turli sharoitlar uchun gaz molekulalarining holatlari (kinetik energiyalari) taqsimoti.

Metall tuzlarning bug'lari bilan bo'yalgan olov spektrlarini o'rganishda kashshoflar nemis fizigi Gustav Robert Kirchhoff va kimyogari Robert Vilgelm Bunsen edi. Spektral tahlil yorug'likning yutilishi va emissiyasi bilan bog'liq optik hodisalarning tabiati va fizikasini o'rganish uchun kuchli vosita bo'lib chiqdi. 1814 yilda nemis fizigi Iosif Fraungofer quyosh nurlari spektrida 500 dan ortiq qorong'u chiziqlarni topdi va tasvirlab berdi, ammo ularning paydo bo'lish tabiatini tushuntirib bera olmadi. Endi bu yutilish chiziqlari Fraungofer chiziqlari deb ataladi.


1859 yilda Kirchhoff "Fraungofer chiziqlari haqida" maqolasini nashr etdi, unda u Fraungofer chiziqlarining paydo bo'lishining sababini tushuntirdi; ammo maqolaning asosiy xulosasi quyosh atmosferasining kimyoviy tarkibini aniqlash edi. Shunday qilib, Quyosh atmosferasida vodorod, temir, xrom, kaltsiy, natriy va boshqa elementlarning mavjudligi isbotlandi. 1868 yilda frantsuz astronomi Per Jyul Sezar Yansen va uning ingliz hamkasbi ser Norman Lokyer bir-biridan mustaqil ravishda spektrometrik usullardan foydalangan holda bir vaqtning o'zida Quyosh spektrida hech qanday ma'lum elementga to'g'ri kelmaydigan yorqin sariq chiziqni topdilar. Shunday qilib, geliy kimyoviy elementi topildi (qadimgi yunoncha Quyosh xudosi - Heliosdan keyin).

Issiqlik uzatish nazariyasini o‘rganish jarayonida ularni ishlab chiqqan frantsuz matematigi Jan Baptist Jozef Furye nomi bilan atalgan Furye seriyalari va integrallari tebranish spektrlari va umuman spektrlarni o‘rganishning matematik asosi bo‘ldi. Furye transformatsiyasi fanning turli sohalarida: astronomiya, akustika, radiotexnika va boshqalarda juda kuchli vositadir.


Muayyan tizimning davlat funktsiyalari qiymatlarining kuzatiladigan qiymatlari sifatida spektrlarni o'rganish juda samarali bo'ldi. Kvant fizikasi asoschisi, nemis olimi Maks Plank kvant g'oyasiga qora jismlar spektri nazariyasi ustida ishlaganda kelgan. Ingliz fiziklari ser Jozef Jon Tomson va Frensis Aston 1913 yilda massa spektrlarini o'rganish orqali atom izotoplarining mavjudligini isbotladilar va 1919 yilda o'zi yaratgan birinchi massa spektrometridan foydalanib, Aston neon Nening ikkita barqaror izotopini kashf etishga muvaffaq bo'ldi. bu olim tomonidan kashf etilgan turli atomlarning 213 ta izotoplaridan birinchisi.

O'tgan asrning o'rtalaridan boshlab, radioelektronikaning jadal rivojlanishi tufayli turli fanlarda radiospektroskopik tadqiqot usullari keng tarqaldi: birinchi navbatda, yadro magnit-rezonansi (YMR), elektron paramagnit rezonans (EPR), ferromagnit rezonans ( FR), antiferromagnit rezonans (AFR) va boshqalar. .

Spektr ta'rifi

Fizikadagi spektr - bu grafik, analitik yoki jadval shaklida berilgan jismoniy miqdorning (energiya, chastota yoki massa) qiymatlarini taqsimlash. Ko'pincha spektr elektromagnit spektrni - elektromagnit nurlanish energiyasini yoki kuchini chastotalar yoki to'lqin uzunliklari bo'yicha taqsimlashni anglatadi.

Signal, radiatsiya yoki vaqt ketma-ketligini tavsiflovchi miqdor quvvat yoki energiya spektral zichligidir. Bu signalning kuchi yoki energiyasi chastotada qanday taqsimlanganligini ko'rsatadi. Turli chastota komponentlarini o'z ichiga olgan signallar o'lchanganda, turli chastotali signal komponentlarining kuchi boshqacha bo'ladi. Shuning uchun spektral zichlik grafigi kuch va chastota diagrammasi hisoblanadi. Quvvat spektrining zichligi odatda gerts uchun vattlarda (Vt / Gts) yoki herts uchun desibel millivatlarda (dBm / Gts) ifodalanadi. Umumiy holda, quvvat spektral zichligi signalning qaysi chastotalarda kuchli va qaysilarida kichikligini ko'rsatadi.Bu turli jarayonlarni keyingi tahlil qilish uchun foydali bo'lishi mumkin.

Jismoniy miqdor qiymatlarini taqsimlash tabiatiga ko'ra, spektrlar diskret (chiziqli), uzluksiz (uzluksiz) va diskret va uzluksiz spektrlarning kombinatsiyasi ham bo'lishi mumkin.

Chiziqli spektrlarga atomlarning qo'zg'aluvchan holatdan normal holatga elektron o'tish spektrlari misol bo'lishi mumkin. Uzluksiz spektrlarga qizdirilgan qattiq jismning elektromagnit nurlanish spektri, qoʻshma spektrga esa yulduzlar va lyuminestsent lampalarning nurlanish spektrlari misol boʻla oladi. Yulduzning qizigan fotosferasining uzluksiz spektri yulduz xromosferasini tashkil etuvchi atomlarning xromosfera emissiya va yutilish chiziqlari bilan qoplanadi.

Spektrlar. Hodisalar fizikasi

Spektrlarga misollar

Fizikada emissiya spektrlari (nurlanish spektrlari), adsorbsion spektrlar (yutilish spektrlari) va aks ettiruvchi spektrlar (Reylning tarqalishi) ham farqlanadi. Yorug'likning Raman tarqalishi (Raman effekti) alohida ko'rib chiqiladi, bu optik nurlanishning noelastik tarqalishi bilan bog'liq va aks ettirilgan yorug'lik chastotasining (yoki bir xil bo'lsa, to'lqin uzunligi) sezilarli o'zgarishiga olib keladi. Raman spektroskopiyasi kimyoviy tahlilning samarali usuli bo'lib, o'rganilayotgan moddaning qattiq fazasida ham, suyuq va gazsimon fazalarida bo'lgan materiallarning tarkibi va tuzilishini o'rganadi.

Ushbu rasmda ko'rsatilgan sozlash vilkasi spektrida, zarbadan so'ng darhol asosiy harmonikaga qo'shimcha ravishda (440 Gts), ikkinchi (880 Gts) va uchinchi (1320 Gts) harmonikalar mavjudligini ko'rish mumkin. tovush, u tezda parchalanadi va keyin faqat asosiy garmonik eshitiladi. Ovozni pleerning o'ynash tugmasini bosish orqali eshitish mumkin

Yuqorida aytib o'tilganidek, emissiya spektrlari, birinchi navbatda, qo'zg'aluvchan holatda bo'lgan atomlarning tashqi qobiqlari elektronlarining o'tishi bilan bog'liq bo'lib, bu qobiqlarning elektronlari normal holatga mos keladigan quyi energiya darajalariga qaytadi. atomdan. Bunda ma'lum chastotali (to'lqin uzunligi) yorug'lik kvanti chiqariladi va emissiya spektrida xarakterli chiziqlar paydo bo'ladi.

Adsorbsion yutilish jarayonida teskari mexanizm faollashadi - ma'lum chastotali radiatsiya kvantlarini ushlab, atomlarning tashqi qobiqlarining elektronlari yuqori energiya darajasiga o'tadi. Bunday holda, yutilish spektrida mos keladigan xarakterli qorong'u chiziqlar paydo bo'ladi.

Kvant bo'lmagan mexanika bilan tavsiflanishi mumkin bo'lgan Rayleigh tarqalishi (elastik sochilish) bilan yorug'lik kvantlarining yutilishi va qayta emissiyasi bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi, bu hodisa va aks ettirilgan nurlanish spektrini umuman o'zgartirmaydi.

Akustik spektrlar

Ovoz - akustika fanida akustik spektrlar alohida o'rin tutadi. Bunday spektrlarni tahlil qilish texnik ilovalar uchun juda muhim bo'lgan akustik signalning chastotasi va dinamik diapazoni haqida fikr beradi.

Masalan, telefoniyada inson ovozini ishonchli uzatish uchun 300-3000 Gts diapazonidagi tovushlarni uzatish kifoya. Shuning uchun ham telefonda tanishlar ovozi real hayotdagidan biroz farq qiladi.

Ultrasonik hushtakning ixtirosi ingliz olimi va sayohatchisi Frensis Galtonga tegishli bo'lsa ham, u birinchi bo'lib psixometrik tadqiqotlar uchun foydalangan.

Umuman olganda, tovushlar, ayniqsa ritmik va garmonik, kuchli psixo-emotsional ta'sirga ega. Hatto shovqinga o'xshash akustik signallar ham ta'sir qiladi - akustikada "oq" va "pushti" shovqin tushunchalari va "boshqa rang" shovqinlari qo'llaniladi. Oq shovqinning spektral zichligi butun chastota diapazonida bir xil bo'ladi, pushti shovqin, shuningdek, boshqa "rangli" shovqinlar, amplituda-chastota spektral javobida oq shovqindan farq qiladi.

Xo'sh, zamonaviy "plash va xanjar" ritsarlari akustik spektrlarni umuman e'tiborsiz qoldira olmadilar. Dastlab ular telefon suhbatlarini arzimas tinglashdan foydalanishgan. Natijada, radiotexnikaning rivojlanishi bilan akustik signallarni ushlashni qiyinlashtirish uchun ma'lum matematik algoritmlar bo'yicha shifrlash (shifrlash va kodlash) usullari qo'llanila boshlandi. Ham statsionar, ham ko'chma kompyuter qurilmalarining ishlab chiqarish quvvatining oshishi sababli, endi akustik signallarni shifrlashning eski usullari unutilib, zamonaviyroq matematik shifrlash usullari bilan almashtirilmoqda.

Elektromagnit spektrlar

Elektromagnit spektrlarni o'rganish radioastronomlarga fizik miqdorlarni tahlil qilish uchun ajoyib vositani berdi. Ular bizning koinotimizning boshlanishini belgilagan Katta portlashning aks-sadolarini kosmik mikroto'lqinli fon nurlanishi ko'rinishida ushladilar va asosiy ketma-ketlikda joylashgan yulduzlarning xatti-harakatlarini aniqladilar. Yulduzlarni tasniflash spektr bo'yicha amalga oshiriladi va Xudoga shukur, bizning yoritgichimiz - G sinfidagi sariq mitti Quyosh (G2V) - ba'zi faoliyat davrlarini hisobga olmaganda, ancha tinch xarakterga ega. Asboblarning sezgirligi oshgani sayin, astrofiziklar va hatto astrobiologlar endi bizning Quyosh tizimimizdan tashqarida bizning Yerimiz kabi sayyoralar mavjudligi, ularda hayot mavjudligining mumkin bo'lgan variantlari haqida xulosa chiqarishlari mumkin.

Spektr tahlili tibbiyot, kimyo va boshqa tegishli fanlarda keng qo'llaniladi. Homilador ayolning tanasida homilaning kompyuterda qayta ishlangan tasvirlari bizni hayratda qoldirmaydi, biz MRI tekshiruvlariga o'rganib qolganmiz va hatto biz inson tanasining tomirlarida operatsiyalardan qo'rqmaymiz, ularning vizualizatsiyasi ultratovush nurlanish spektrini tahlil qilish.

Spektral tahlil usullaridan foydalangan holda, kimyogarlar nafaqat murakkab kimyoviy birikmalar haqida tasavvurga ega bo'lishlari, balki molekulalardagi atomlarning fazoviy joylashuvini ham hisoblashlari mumkin.

Va har doimgidek, radiochastota va optik diapazondagi elektromagnit spektrlar harbiy mutaxassislarning diqqatidan chetda qolmadi. O'z tahlillari asosida harbiy razvedka zobitlari nafaqat dushman qo'shinlarining qarama-qarshi guruhlari to'g'risida tasavvur hosil qiladi, balki atom Armageddonining boshlanishini ham aniqlashga qodir.

Spektr tahlili

Yuqorida ko'rsatilgandek, spektral tahlil, ayniqsa, radiochastota va optik diapazonda, ob'ektlarning fizik va axborot mohiyati haqida ma'lumot olish uchun kuchli vositadir - ular haqiqatan ham haqiqiy jismoniy ob'ektlarga tegishlimi yoki efemer spektrlarni ifodalaydimi, umuman muhim emas. so'rovlar yordamida olingan jamoatchilik fikri. Zamonaviy fizik spektral tahlil imzolarni solishtirishga asoslangan - ob'ektlarning raqamli spektral imzolari.

Radar usullarini ishlab chiqish bilan harbiy mutaxassislar aks ettirilgan signallar spektrini tahlil qilish asosida nafaqat havo nishonini aniqlash va uning azimuti va balandligini aniqlashga qodir. Radiatsiya impulsiga nisbatan aks ettirilgan signalning kelishining kechikish vaqti bilan nishongacha bo'lgan masofani aniqlash mumkin. Doppler effektiga asoslanib, uning harakat tezligini hisoblash va hatto aks ettirilgan signallarning imzolari (spektrlari) dan uning turini aniqlash mumkin.

Biroq, fuqaro aviatsiyasida aynan bir xil usullar qo'llaniladi. Flightradar24.com ajoyib resursi sizga samolyot parvozlarini deyarli real vaqt rejimida kuzatish imkonini beradi, bu bilan bog'liq ko'plab ma'lumotlarni taqdim etadi, masalan: samolyotning yo'nalishi va uning turi, balandligi va parvoz tezligi; uchish vaqti va taxminiy kelish vaqti; uchish uchun qancha pul qolgan va hatto samolyot komandirining ismi va familiyasi ham. Kompyuter grafikasi yordamida ushbu resurs parvoz trekini ishlab chiqaradi va siz kattalashtirganingizda, hatto tegishli daqiqalarda parvozning uchish va qo'nishini ham ko'rishingiz mumkin.


Radio razvedkasi mutaxassislari radiatsiya spektrini nozik tahlil qilish asosida hatto aniqlangan radiotexnika moslamalarining dushman bo'linmalariga tegishliligini aniqlashni ham o'z zimmalariga oladilar.


Spektral sintez

Signallarning spektral sintezi frantsuz matematigi Furyening garmonik tahliliga va rus olimi Kotelnikovning radiotexnika sohasidagi teoremasiga asoslangan bo'lib, afsuski, ingliz texnik adabiyotida boshqa nomga ega - Nyquist-Shannon teoremasi. . Garmonik tahlil har xil parametrlarga ega bo'lgan garmonik komponentlarning cheklangan to'plami tomonidan etarli darajada ishonchlilik bilan o'zboshimchalik bilan murakkab signalni amalga oshirish imkoniyatini nazarda tutadi. Matematik materialni taqdim etishning o'ziga xos xususiyatlariga kirmasdan, Kotelnikov teoremasi harmonik signalni takrorlash uchun ushbu signaldan ikki barobar chastotali namuna olish kifoya qiladi.

Signallarning sintezi - spektrlarning sintezini o'qing - zamonaviy kompyuter kriptografiyasining asosi bo'ldi, zamonaviy musiqa yaratildi va hatto virtual analoglar, zamonaviy elektron urushda (EW) qo'llaniladigan dushmanni chalg'ituvchi aniqlash tizimlari tomonidan haqiqiy nurlantiruvchi ob'ektlarni taqlid qilish. .

Hozirgi vaqtda yopiq aloqa kanallari orqali signallarni uzatish usullari shovqinga o'xshash signallarni uzatish usullari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, shovqinlardan yuqori immunitetga ega.

Ularni sanab o'tish ushbu maqolaning doirasiga kirmaydi, ammo biz sizni ishontirib aytmoqchimizki, mobil aloqadan foydalangan holda siz dekodlashdan yuqori darajada himoyalangan ma'lum matematik algoritmlarga muvofiq akustik signal spektrini o'zgartirishdan to'liq foydalanasiz.

Spektrlar bilan ba'zi tajribalar

Xulosa qilib aytganda, optik spektrlar bilan bir nechta tajribalar o'tkazamiz.

Tajriba 1. Quyosh nurlarining parchalanishi va oddiy uy qurilishi spektrografini kalibrlash

Agar sizda uchburchak optik prizma yoki eski keraksiz CD yoki DVD bo'lsa, siz ser Isaak Nyutonning quyosh nurlarining parchalanishi bo'yicha tajribasini takrorlashingiz mumkin. Biz CD dan osonroq bo'lgani uchun foydalanamiz. Shuningdek, spektrografimizga kiraverishda diafragma va karton kabi shaffof bo'lmagan materialdan tayyorlangan naycha kerak bo'ladi. Diafragma qilish uchun pichoq yoki skalpel bilan har qanday optik shaffof bo'lmagan materialning plastinkasida yoriqni kesib, keyin bir juft pichoqni yopishtirish kifoya. Bu tirqish kollimator rolini o'ynaydi. Taxminan 20 sm uzunlikdagi karton trubkaga tirqishi bo'lgan plastinkani biriktiramiz.Quyosh nurining parallel nurlari yoki kollimatordan keyin olingan boshqa yorug'lik manbasi diskning bir qismiga yo'naltirilishi kerak, biz uni trubaning boshqa uchiga mahkam bog'lab qo'yamiz. yivdan yorug'lik nuriga 60-80 ° burchak (eksperimental ravishda tanlangan) . Ikkinchi uchini qopqoq bilan yoping. Spektrni ko'rish yoki suratga olish uchun rasmda ko'rsatilganidek, naychadagi teshikni kesib olishingiz kerak. Hammasi, bizning spektrografimiz tayyor. Biz binafsha rangdan qizil ranggacha silliq o'tish bilan quyosh nurining uzluksiz spektrli rang chizig'ini kuzatishimiz va suratga olishimiz mumkin. Qorong'i Fraungofer yutilish chiziqlari spektrda aniq ko'rinadi.

Eng oddiy spektrografimizni kalibrlash uchun biz uchta lazer ko'rsatgichdan foydalanamiz - mos ravishda to'lqin uzunligi 670, 532 va 405 nm bo'lgan qizil, yashil va binafsha rang.

Tajriba 2. "Oq" LEDdan yorug'likning parchalanishi

Biz tabiiy yorug'lik manbasini almashtiramiz. O'zgartirish sifatida biz oq porlashi bilan 5 Vt nurlanish kuchiga ega bo'lgan LEDni ishlatamiz. Bu yorug'lik ko'pincha ko'k LEDning nurlanishini uni qoplaydigan fosfor tomonidan "issiq" yoki "sovuq" oq nurga aylantirish orqali olinadi.

Ekrandagi LEDning chiqishlariga tegishli kuchlanish qo'llanilganda, xarakterli notekis rang intensivligi bilan emissiya spektrini kuzatish mumkin.

Tajriba 3. Floresan chiroqning emissiya spektri

Normallashtirilgan rang temperaturasi 4100 K bo'lgan ixcham lyuminestsent lampaning spektri qanday ko'rinishini ko'rib chiqamiz.Biz chiziqli spektrni kuzatamiz.

Uzunlik va masofa Massa Quyma mahsulotlar va oziq-ovqat mahsulotlari hajmining o'lchovlari Hudud Pazandalik retseptlaridagi hajm va o'lchov birliklari Harorat Bosim, mexanik kuchlanish, Yang moduli Energiya va ish Quvvat Quvvat Vaqti Chiziqli tezlik Yassi burchak Issiqlik samaradorligi va yoqilg'i samaradorligi Raqamlar O'lchov birliklari ma'lumotlar miqdori Valyuta kurslari O'lchovlar ayollar kiyimi va poyabzali Erkaklar kiyimi va poyafzalining o'lchamlari Burchak tezligi va aylanish tezligi Tezlik Burchak tezlanishi Zichlik O'ziga xos hajm Inersiya momenti Kuch momenti Momentning o'ziga xos kalorifik qiymati (massa bo'yicha) Energiya zichligi va o'ziga xos issiqlik yoqilg'ining yonishi (hajmi bo'yicha) Harorat farqi Issiqlik kengayish koeffitsienti Issiqlik qarshiligi Issiqlik o'tkazuvchanligi Maxsus issiqlik Energiya ta'siri, quvvat termal nurlanish Issiqlik oqimining zichligi Issiqlik uzatish koeffitsienti Hajm oqimi Massa oqimi Molyar oqim Massa oqimi zichligi Molyar konsentratsiya Eritmadagi massa konsentratsiyasi Dinamik (mutlaq) yopishqoqlik Kinematik yopishqoqlik Yuzaki taranglik Bug 'o'tkazuvchanligi Bug' o'tkazuvchanligi, bug' uzatish tezligi Ovoz darajasi Mikrofon sezuvchanligi Ovoz bosimi darajasi (SPL) Yorqinlik yorug'lik intensivligi Yoritish darajasi Kompyuter grafikasi Ruxsat chastotasi va to'lqin uzunligi Dioptri quvvati va fokus uzunligi dioptri quvvati va linzalarni kattalashtirish (×) Elektr zaryadi Chiziqli zaryad zichligi Yuzaki zaryad zichligi Yopiq zaryad zichligi Elektr toki Chiziqli oqim zichligi Yuzaki oqim zichligi Kuch elektr maydoni elektrostatik potentsial va kuchlanish Elektr qarshiligi Maxsus elektr qarshilik Elektr o'tkazuvchanligi Elektr o'tkazuvchanligi Elektr sig'imi Induktivlik Amerika simi o'lchagichi dBm (dBm yoki dBmW), dBV (dBV), Vatt va boshqalardagi darajalar. Birliklar Magnetomotor kuchning kuchlanishi magnit maydon magnit oqimi Magnit induktsiya Ionlashtiruvchi nurlanishning so'rilgan doza tezligi Radioaktivlik. Radioaktiv parchalanish Radiatsiya. Ta'sir qilish dozasi Radiatsiya. Qabul qilingan doza O'nlik prefikslar Ma'lumotlar almashinuvi Tipografiya va tasvirlash Yog'och hajmi birliklari Hisoblash molyar massa Davriy tizim kimyoviy elementlar D.I.Mendeleyev

1 megahertz [MHz] = 1000 kilogerts [kHz]

Dastlabki qiymat

O'zgartirilgan qiymat

hertz exahertz petahertz terahertz gigahertz megahertz kilohertz hectohertz dekahertz decihertz centihertz millihertz microhertz nanohertz picohertz femtohertz attohertz cycles per second wavelength in exameters wavelength in petameters wavelength in terameters wavelength in gigameters wavelength in megameters wavelength in kilometers wavelength in hectometers wavelength in decameters wavelength in meters wavelength in decimeters to'lqin uzunligi santimetrda to'lqin uzunligi to'lqin uzunligi millimetrda to'lqin uzunligi mikrometrda Kompton elektron to'lqin uzunligi Kompton proton to'lqin uzunligi Kompton neytron to'lqin uzunligi soniyada aylanishlar daqiqada aylanishlar soatda bir sutkada aylanishlar

Tavsiya etilgan maqola

Chastota va to'lqin uzunligi haqida ko'proq

Umumiy ma'lumot

Chastotasi

Chastota - bu muayyan davriy jarayonning qanchalik tez-tez takrorlanishini o'lchaydigan miqdor. Fizikada chastota yordamida to'lqin jarayonlarining xususiyatlari tasvirlangan. To'lqin chastotasi - vaqt birligidagi to'lqin jarayonining to'liq davrlari soni. SI chastota birligi gerts (Hz). Bir gerts soniyada bitta tebranishga teng.

To'lqin uzunligi

Tabiatda turli xil to'lqinlar mavjud, ular shamol tomonidan boshqariladigan dengiz to'lqinlaridan elektromagnit to'lqinlargacha. Elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari to'lqin uzunligiga bog'liq. Bunday to'lqinlar bir necha turlarga bo'linadi:

  • gamma nurlari to'lqin uzunligi 0,01 nanometr (nm) gacha.
  • rentgen nurlari to'lqin uzunligi bilan - 0,01 nm dan 10 nm gacha.
  • To'lqinlar ultrabinafsha diapazoni, uzunligi 10 dan 380 nm gacha bo'lgan. Ular inson ko'ziga ko'rinmaydi.
  • yorug'lik spektrning ko'rinadigan qismi to'lqin uzunligi 380-700 nm.
  • Odamlarga ko'rinmas infraqizil nurlanish to'lqin uzunligi 700 nm dan 1 millimetrgacha.
  • Infraqizil to'lqinlar ta'qib qilinadi mikroto'lqinli pech, to'lqin uzunligi 1 millimetrdan 1 metrgacha.
  • Eng uzun - radio to'lqinlar. Ularning uzunligi 1 metrdan boshlanadi.

Ushbu maqola elektromagnit nurlanish va ayniqsa yorug'lik haqida. Unda biz to'lqin uzunligi va chastotaning yorug'likka, jumladan ko'rinadigan spektrga, ultrabinafsha va infraqizil nurlanishga qanday ta'sir qilishini muhokama qilamiz.

Elektromagnit nurlanish

Elektromagnit nurlanish- bu energiya, uning xususiyatlari bir vaqtning o'zida to'lqinlar va zarrachalarning xususiyatlariga o'xshaydi. Bu xususiyat to'lqin-zarracha dualligi deb ataladi. Elektromagnit to'lqinlar magnit to'lqin va unga perpendikulyar elektr to'lqinidan iborat.

Elektromagnit nurlanish energiyasi fotonlar deb ataladigan zarralar harakatining natijasidir. Nurlanish chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, ular shunchalik faol bo'ladi va tirik organizmlarning hujayralari va to'qimalariga ko'proq zarar etkazishi mumkin. Buning sababi shundaki, nurlanish chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, ular shunchalik ko'p energiya olib boradi. Kattaroq energiya ularga ta'sir qiladigan moddalarning molekulyar tuzilishini o'zgartirishga imkon beradi. Shuning uchun ultrabinafsha, rentgen va gamma nurlanish hayvonlar va o'simliklar uchun juda zararli. Ushbu nurlanishning katta qismi kosmosda. Shunga qaramay, u Yerda ham mavjud ozon qatlami Yer atrofidagi atmosfera uning ko'p qismini to'sib qo'yadi.

Elektromagnit nurlanish va atmosfera

Yer atmosferasi faqat ma'lum chastotali elektromagnit nurlanishni uzatadi. Gamma nurlanishining katta qismi rentgen nurlari, ultrabinafsha nurlar, infraqizil diapazondagi radiatsiyaning bir qismi va uzoq radio to'lqinlari Yer atmosferasi tomonidan bloklanadi. Atmosfera ularni o'zlashtiradi va boshqa o'tmaydi. Elektromagnit to'lqinlarning bir qismi, xususan, qisqa to'lqin diapazonidagi nurlanish ionosferadan aks etadi. Boshqa barcha radiatsiyalar Yer yuzasiga tushadi. Atmosferaning yuqori qatlamlarida, ya'ni Yer yuzasidan uzoqroqda, pastki qatlamlarga qaraganda ko'proq radiatsiya mavjud. Shuning uchun, qanchalik baland bo'lsa, tirik organizmlar uchun himoya kostyumlarisiz u erda bo'lish shunchalik xavflidir.

Atmosfera Yerga oz miqdorda ultrabinafsha nurlarni uzatadi va u teriga zarar etkazadi. Aynan ultrabinafsha nurlar tufayli odamlar quyoshda yonib ketishadi va hatto teri saratoni bilan kasallanishlari mumkin. Boshqa tomondan, atmosfera tomonidan uzatiladigan nurlarning bir qismi foydalidir. Misol uchun, Yer yuzasiga tushgan infraqizil nurlar astronomiyada qo'llaniladi - infraqizil teleskoplar astronomik ob'ektlar tomonidan chiqarilgan infraqizil nurlarni kuzatib boradi. Yer yuzasidan qanchalik baland bo'lsa, infraqizil nurlanish shunchalik ko'p, shuning uchun teleskoplar ko'pincha tog' cho'qqilarida va boshqa balandliklarda o'rnatiladi. Ba'zan ular infraqizil nurlarning ko'rinishini yaxshilash uchun kosmosga yuboriladi.

Chastota va to'lqin uzunligi o'rtasidagi bog'liqlik

Chastota va to'lqin uzunligi bir-biriga teskari proportsionaldir. Bu shuni anglatadiki, to'lqin uzunligi oshgani sayin chastota kamayadi va aksincha. Buni tasavvur qilish oson: agar to'lqin jarayonining tebranish chastotasi yuqori bo'lsa, u holda tebranishlar orasidagi vaqt tebranish chastotasi pastroq bo'lgan to'lqinlarga qaraganda ancha qisqaroq bo'ladi. Agar siz grafikda to'lqinni tasavvur qilsangiz, u holda uning cho'qqilari orasidagi masofa qanchalik kichik bo'lsa, u ma'lum vaqt oralig'ida shunchalik ko'p tebranishlarni amalga oshiradi.

To'lqinning muhitda tarqalish tezligini aniqlash uchun to'lqin chastotasini uning uzunligiga ko'paytirish kerak. Vakuumdagi elektromagnit to'lqinlar doimo bir xil tezlikda tarqaladi. Bu tezlik yorug'lik tezligi deb nomlanadi. U soniyasiga 299 792 458 metrga teng.

Nur

Ko'rinadigan yorug'lik - bu uning rangini aniqlaydigan chastotasi va uzunligi bo'lgan elektromagnit to'lqinlar.

To'lqin uzunligi va rangi

Ko'rinadigan yorug'likning eng qisqa to'lqin uzunligi 380 nanometr. U binafsha, keyin ko'k va ko'k, keyin yashil, sariq, to'q sariq va nihoyat qizil rangga ega. Oq yorug'lik bir vaqtning o'zida barcha ranglardan iborat, ya'ni oq narsalar barcha ranglarni aks ettiradi. Buni prizma bilan ko'rish mumkin. Unga kirgan yorug'lik sinadi va kamalakdagi kabi bir xil ketma-ketlikda ranglar chizig'ida joylashgan. Bu ketma-ketlik eng qisqa to'lqin uzunligiga ega bo'lgan ranglardan eng uzungacha. Moddadagi yorug'likning tarqalish tezligining to'lqin uzunligiga bog'liqligi dispersiya deb ataladi.

Kamalak ham xuddi shunday tarzda hosil bo'ladi. Yomg'irdan keyin atmosferada tarqalgan suv tomchilari o'zini prizma kabi tutadi va har bir to'lqinni sindiradi. Kamalakning ranglari shunchalik muhimki, ko'p tillarda mnemonika, ya'ni kamalak ranglarini eslab qolish texnikasi shunchalik soddaki, hatto bolalar ham ularni eslab qolishlari mumkin. Rus tilida gapiradigan ko'plab bolalar "Har bir ovchi qirg'ovul qayerda o'tirganini bilishni xohlaydi" deb bilishadi. Ba'zi odamlar o'zlarining mnemonikalarini ixtiro qilishadi va bu bolalar uchun ayniqsa foydali mashqdir, chunki kamalak ranglarini eslab qolishning o'z usullarini ixtiro qilish orqali ular ularni tezroq eslab qolishadi.

Inson ko'zi eng sezgir bo'lgan yorug'lik yashil bo'lib, yorqin muhitda to'lqin uzunligi 555 nm, alacakaranlık va zulmatda esa 505 nm. Hamma hayvonlar ham ranglarni ajrata olmaydi. Masalan, mushuklarda rang ko'rish rivojlanmaydi. Boshqa tomondan, ba'zi hayvonlar ranglarni odamlarga qaraganda yaxshiroq ko'radi. Misol uchun, ba'zi turlar ultrabinafsha va infraqizil nurlarni ko'radi.

yorug'likning aks etishi

Ob'ektning rangi uning yuzasidan aks ettirilgan yorug'likning to'lqin uzunligi bilan belgilanadi. Oq jismlar ko'rinadigan spektrning barcha to'lqin uzunliklarini aks ettiradi, qora jismlar esa, aksincha, barcha to'lqinlarni o'zlashtiradi va hech narsani aks ettirmaydi.

Yuqori dispersiya koeffitsientiga ega bo'lgan tabiiy materiallardan biri olmosdir. To'g'ri kesilgan olmoslar yorug'likni tashqi va ichki tomondan aks ettiradi va uni prizma kabi sindiradi. Shu bilan birga, bu yorug'likning ko'p qismi, masalan, ko'rinmaydigan ramkaga pastga qarab emas, balki yuqoriga, ko'zga qarab aks etishi muhimdir. Yuqori dispersiya tufayli olmos quyoshda va sun'iy yorug'lik ostida juda chiroyli porlaydi. Olmos kabi kesilgan shisha ham porlaydi, lekin unchalik emas. Buning sababi shundaki, kimyoviy tarkibi tufayli olmos yorug'likni shishaga qaraganda ancha yaxshi aks ettiradi. Olmoslarni kesishda ishlatiladigan burchaklar juda katta ahamiyatga ega, chunki juda o'tkir yoki juda o'tkir burchaklar yorug'likning ichki devorlardan aks etishiga yo'l qo'ymaydi yoki rasmda ko'rsatilganidek, yorug'likni moslamaga aks ettiradi.

Spektroskopiya

Spektral tahlil yoki spektroskopiya ba'zan moddaning kimyoviy tarkibini aniqlash uchun ishlatiladi. Bu usul, ayniqsa, yaxshi bo'lsa kimyoviy tahlil materiyani bevosita u bilan ishlash orqali kuzatish mumkin emas, masalan, yulduzlarning kimyoviy tarkibini aniqlashda. Tananing qanday elektromagnit nurlanishni yutishini bilib, uning nimadan iboratligini aniqlash mumkin. Spektroskopiyaning tarmoqlaridan biri bo'lgan yutilish spektroskopiyasi qaysi nurlanishni tanaga yutishini aniqlaydi. Bunday tahlil masofadan turib amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun u ko'pincha astronomiyada, shuningdek zaharli va xavfli moddalar bilan ishlashda qo'llaniladi.

Elektromagnit nurlanish mavjudligini aniqlash

Ko'rinadigan yorug'lik, barcha elektromagnit nurlanish kabi, energiyadir. Qanchalik ko'p energiya chiqariladi, bu nurlanishni o'lchash osonroq bo'ladi. To'lqin uzunligi ortishi bilan nurlangan energiya miqdori kamayadi. Ko'rish aniq, chunki odamlar va hayvonlar bu energiyani tan oladilar va turli to'lqin uzunliklari bilan nurlanish o'rtasidagi farqni his qiladilar. Turli uzunlikdagi elektromagnit nurlanish ko'z tomonidan turli xil ranglar sifatida qabul qilinadi. Ushbu printsip bo'yicha nafaqat hayvonlar va odamlarning ko'zlari, balki elektromagnit nurlanishni qayta ishlash uchun odamlar tomonidan yaratilgan texnologiyalar ham ishlaydi.

ko'rinadigan yorug'lik

Odamlar va hayvonlar elektromagnit nurlanishning keng spektrini ko'rishadi. Ko'pchilik odamlar va hayvonlar, masalan, javob berishadi ko'rinadigan yorug'lik , va ba'zi hayvonlar - ultrabinafsha va infraqizil nurlarda ham. Ranglarni farqlash qobiliyati barcha hayvonlarda emas - ba'zilari faqat yorug'lik va qorong'i yuzalar orasidagi farqni ko'radi. Bizning miyamiz rangni quyidagicha belgilaydi: elektromagnit nurlanish fotonlari ko'zning to'r pardasiga kiradi va u orqali o'tib, konuslarni, ko'zning fotoretseptorlarini qo'zg'atadi. Natijada, asab tizimi orqali miyaga signal uzatiladi. Konuslardan tashqari, ko'zlarda, tayoqlarda boshqa fotoretseptorlar mavjud, ammo ular ranglarni ajrata olmaydi. Ularning maqsadi yorug'likning yorqinligi va kuchini aniqlashdir.

Odatda ko'zda bir necha turdagi konuslar mavjud. Odamlarning uchta turi bor, ularning har biri ma'lum to'lqin uzunliklarida yorug'lik fotonlarini yutadi. Ular so'rilganida, kimyoviy reaksiya, buning natijasida miyaga to'lqin uzunligi haqidagi ma'lumotlarga ega nerv impulslari keladi. Ushbu signallar miyaning vizual korteksi tomonidan qayta ishlanadi. Bu tovushni idrok etish uchun mas'ul bo'lgan miya sohasi. Konusning har bir turi faqat ma'lum to'lqin uzunliklari uchun javobgardir, shuning uchun rangning to'liq rasmini olish uchun barcha konuslardan olingan ma'lumotlar birgalikda qo'shiladi.

Ba'zi hayvonlarning konuslari odamlarga qaraganda ko'proq. Masalan, baliq va qushlarning ba'zi turlarida to'rtdan beshgacha tur mavjud. Qizig'i shundaki, ba'zi hayvonlarning urg'ochilari erkaklarnikiga qaraganda ko'proq konus turlariga ega. Ba'zi qushlar, masalan, suvning ichida yoki uning yuzasida o'lja tutadigan gulchambarlarning konuslari ichida filtr vazifasini bajaradigan sariq yoki qizil moy tomchilari mavjud. Bu ularga ko'proq ranglarni ko'rishga yordam beradi. Sudralib yuruvchilarning ko'zlari shunga o'xshash tarzda joylashtirilgan.

infraqizil nur

Ilonlar, odamlardan farqli o'laroq, nafaqat vizual retseptorlarga, balki ularga javob beradigan sezgir organlarga ham ega infraqizil nurlanish. Ular infraqizil nurlarning energiyasini o'zlashtiradilar, ya'ni ular issiqlikka reaksiyaga kirishadilar. Ba'zi qurilmalar, masalan, tungi ko'rish ko'zoynaklari, shuningdek, infraqizil emitent tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikka javob beradi. Bunday qurilmalar harbiylar tomonidan, shuningdek, binolar va hududning xavfsizligi va himoyasini ta'minlash uchun ishlatiladi. Infraqizil nurni ko'radigan hayvonlar va uni taniy oladigan qurilmalar o'zlarining ko'rish maydonidagi ob'ektlardan ko'proq narsani ko'rishadi. bu daqiqa, shuningdek, agar juda ko'p vaqt o'tmagan bo'lsa, u erda ilgari bo'lgan narsalar, hayvonlar yoki odamlarning izlari. Misol uchun, ilonlar kemiruvchilar yerni chuqur qazayotganini, tunda ko‘rish vositasidan foydalangan politsiya xodimlari esa yaqinda yerda jinoyat izlari yashiringanligini, masalan, pul, giyohvand moddalar yoki boshqa narsalarni ko‘rishi mumkin. Infraqizil nurlanishni aniqlash qurilmalari teleskoplarda, shuningdek, konteynerlar va kameralarni oqish uchun tekshirish uchun ishlatiladi. Ularning yordami bilan issiqlik oqish joyi aniq ko'rinadi. Tibbiyotda diagnostika uchun infraqizil tasvirlar qo'llaniladi. San'at tarixida - bo'yoqning yuqori qatlami ostida nima tasvirlanganligini aniqlash. Tungi ko'rish moslamalari binolarni himoya qilish uchun ishlatiladi.

ultrabinafsha nur

Ba'zi baliqlar ko'radi ultrabinafsha nur. Ularning ko'zlari ultrabinafsha nurlariga sezgir pigmentni o'z ichiga oladi. Baliq terisida ultrabinafsha nurlarni aks ettiruvchi, odamlar va boshqa hayvonlarga ko'rinmaydigan joylar mavjud - bu ko'pincha hayvonot dunyosida hayvonlarning jinsini belgilash uchun, shuningdek, ijtimoiy maqsadlarda qo'llaniladi. Ba'zi qushlar ultrabinafsha nurni ham ko'rishadi. Bu ko'nikma, ayniqsa, qushlar potentsial sheriklarni izlayotgan juftlashish davrida juda muhimdir. Ba'zi o'simliklarning sirtlari ultrabinafsha nurni yaxshi aks ettiradi va uni ko'rish qobiliyati oziq-ovqat topishda yordam beradi. Baliq va qushlardan tashqari, ba'zi sudralib yuruvchilar toshbaqalar, kaltakesaklar va yashil iguanalar kabi ultrabinafsha nurlarini ko'rishlari mumkin (rasmda).

Inson ko'zi, xuddi hayvonlarning ko'zlari kabi, ultrabinafsha nurlarni yutadi, lekin uni qayta ishlay olmaydi. Odamlarda ko'z hujayralarini, ayniqsa shox parda va linzalarni yo'q qiladi. Bu esa, o‘z navbatida, turli kasalliklar va hatto ko‘rlikni keltirib chiqaradi. Ultrabinafsha nurlar ko‘rish qobiliyatini shikastlasa-da, uning kam miqdori odam va hayvonlarga D vitamini ishlab chiqarish uchun kerak bo‘ladi. Infraqizil kabi ultrabinafsha nurlanish ko‘plab sohalarda, masalan, tibbiyotda zararsizlantirish, astronomiyada yulduzlar va boshqa narsalarni kuzatish uchun ishlatiladi. va kimyoni davolashda suyuq moddalar, shuningdek, vizualizatsiya uchun, ya'ni ma'lum bir makonda moddalarning tarqalishi diagrammalarini yaratish. Ultrabinafsha nurlar yordamida qalbaki banknotlar va nishonlar, agar ularga ultrabinafsha nurlar yordamida tanib olinadigan maxsus siyohlar bilan belgilar bosilishi kerak bo'lsa, aniqlanadi. Soxta hujjatlar bo'lsa, UV chiroq har doim ham yordam bermaydi, chunki jinoyatchilar ba'zan haqiqiy hujjatdan foydalanadilar va undagi fotosurat yoki boshqa ma'lumotlarni almashtiradilar, shunda UV lampalar uchun belgilar qoladi. Bundan tashqari, ultrabinafsha nurlanishning boshqa ko'plab qo'llanilishi mavjud.

rang ko'rligi

Vizual nuqsonlar tufayli ba'zi odamlar ranglarni ajrata olmaydi. Ko'rishning bu xususiyatini birinchi bo'lib tasvirlagan odamning nomi bilan bu muammo rang ko'rligi yoki rang ko'rligi deb ataladi. Ba'zida odamlar ma'lum to'lqin uzunliklarida faqat ranglarni ko'ra olmaydi, ba'zan esa umuman ranglarni ko'ra olmaydi. Ko'pincha sabab kam rivojlangan yoki shikastlangan fotoreseptorlardir, lekin ba'zi hollarda muammo yo'lning shikastlanishidir. asab tizimi, masalan, rang ma'lumotlari qayta ishlanadigan vizual korteksda. Ko'p hollarda bu holat odamlar va hayvonlar uchun noqulaylik va muammolarni keltirib chiqaradi, lekin ba'zida ranglarni ajrata olmaslik, aksincha, afzallik hisoblanadi. Bu evolyutsiyaning uzoq yillariga qaramay, ko'plab hayvonlarda rangni ko'rish rivojlanmaganligi bilan tasdiqlanadi. Rangli ko'r odamlar va hayvonlar, masalan, boshqa hayvonlarning kamuflyajini yaxshi ko'rishlari mumkin.

Rang ko'rligining afzalliklariga qaramay, bu jamiyatda muammo deb hisoblanadi va rang ko'rligi bo'lgan odamlar uchun ba'zi kasblarga yo'l yopiq. Odatda ular samolyotda cheklovlarsiz uchish huquqiga ega bo'lmaydilar. Ko'pgina mamlakatlarda bu odamlarning litsenziyalari ham cheklangan va ba'zi hollarda ular umuman litsenziya ololmaydilar. Shuning uchun ular har doim ham mashina, samolyot va boshqa transport vositalarini boshqarishi kerak bo'lgan ish topa olmaydi. Shuningdek, ular ranglarni aniqlash va ulardan foydalanish qobiliyatiga ega bo'lgan ish topishni qiyinlashtiradi katta ahamiyatga ega. Masalan, ular uchun dizayner bo'lish yoki rang signal sifatida ishlatiladigan muhitda ishlash qiyin (masalan, xavf haqida).

Rang ko‘rligi bor insonlar uchun yanada qulay shart-sharoitlar yaratish bo‘yicha ishlar olib borilmoqda. Misol uchun, ranglar belgilarga mos keladigan jadvallar mavjud va ba'zi mamlakatlarda bu belgilar rang bilan birga muassasalarda va jamoat joylarida qo'llaniladi. Ba'zi dizaynerlar o'z ishlarida muhim ma'lumotlarni etkazish uchun ranglardan foydalanmaydilar yoki ulardan foydalanishni cheklamaydilar. Rang o'rniga yoki u bilan birga ular yorqinlik, matn va ma'lumotni ta'kidlashning boshqa usullaridan foydalanadilar, shunda hatto rangli ko'r odamlar ham dizayner tomonidan etkazilgan ma'lumotni to'liq qamrab olishlari mumkin. Aksariyat hollarda rang ko'rligi bo'lgan odamlar qizil va yashil rangni ajratmaydilar, shuning uchun dizaynerlar ba'zan "qizil = xavf, yashil = hamma narsa yaxshi" kombinatsiyasini qizil va ko'k bilan almashtiradilar. Ko'pchilik operatsion tizimlar shuningdek, ranglarni ko'rligi bo'lgan odamlar hamma narsani ko'rishlari uchun ranglarni sozlash imkonini beradi.

Mashinani ko'rishda rang

Rangli mashinani ko'rish sun'iy intellektning tez o'sib borayotgan tarmog'idir. Yaqin vaqtgacha bu sohadagi ishlarning aksariyati monoxrom tasvirlar bilan amalga oshirilgan bo'lsa, endi ko'proq ilmiy laboratoriyalar rang bilan ishlamoqda. Monoxrom tasvirlar bilan ishlashning ba'zi algoritmlari rangli tasvirlarni qayta ishlash uchun ham qo'llaniladi.

Ilova

Mashinani ko'rish bir qator sohalarda, masalan, robotlarni boshqarish, o'zini o'zi boshqaradigan avtomobillar va uchuvchisiz havo vositalarida qo'llaniladi. samolyot. Xavfsizlik sohasida, masalan, fotosuratlardan odamlar va ob'ektlarni aniqlash, ma'lumotlar bazalarini qidirish, ob'ektlarning rangiga qarab harakatini kuzatish va boshqalar uchun foydalidir. Harakatlanuvchi ob'ektlarning joylashishini aniqlash kompyuterga odamning nigohi yo'nalishini aniqlash yoki mashinalar, odamlar, qo'llar va boshqa narsalarning harakatini kuzatish imkonini beradi.

Notanish ob'ektlarni to'g'ri aniqlash uchun ularning shakli va boshqa xususiyatlari haqida bilish kerak, ammo rang ma'lumotlari unchalik muhim emas. Tanish narsalar bilan ishlashda rang, aksincha, ularni tezroq tanib olishga yordam beradi. Rang bilan ishlash ham qulay, chunki rangli ma'lumotni hatto past aniqlikdagi tasvirlardan ham olish mumkin. Rangdan farqli o'laroq, ob'ektning shaklini tanib olish yuqori aniqlikni talab qiladi. Ob'ekt shakli o'rniga rang bilan ishlash tasvirni qayta ishlash vaqtini qisqartirish imkonini beradi va kompyuter resurslaridan kamroq foydalanadi. Rang bir xil shakldagi narsalarni tanib olishga yordam beradi, shuningdek, signal yoki belgi sifatida ishlatilishi mumkin (masalan, qizil - xavfli signal). Bunday holda, ushbu belgining shakli yoki unga yozilgan matnni tanib olish shart emas. YouTube veb-saytida rangli mashinani ko'rishdan foydalanishning ko'plab qiziqarli misollari mavjud.

Rangli ma'lumotlarni qayta ishlash

Kompyuter tomonidan qayta ishlanadigan fotosuratlar foydalanuvchilar tomonidan yuklanadi yoki o'rnatilgan kamera bilan olinadi. Raqamli suratga olish va videotasvirga olish jarayoni yaxshi o'zlashtirilgan, ammo bu tasvirlarni, ayniqsa rangli tasvirlarni qayta ishlash juda ko'p qiyinchiliklar bilan bog'liq bo'lib, ularning aksariyati hali hal etilmagan. Buning sababi shundaki, odamlarda va hayvonlarda rangni ko'rish juda murakkab va inson kabi kompyuterda ko'rishni yaratish oson emas. Ko'rish, eshitish kabi, moslashishga asoslanadi muhit. Ovozni idrok etish nafaqat tovush chastotasi, tovush bosimi va davomiyligiga, balki atrofdagi boshqa tovushlarning mavjudligi yoki yo'qligiga ham bog'liq. Ko'rish bilan ham shunday - rangni idrok etish nafaqat chastota va to'lqin uzunligiga, balki atrof-muhitning xususiyatlariga ham bog'liq. Masalan, atrofdagi ob'ektlarning ranglari bizning rangni idrok etishimizga ta'sir qiladi.

Evolyutsion nuqtai nazardan, bunday moslashish atrof-muhitga ko'nikishimizga va ahamiyatsiz elementlarga e'tibor berishni to'xtatishga yordam berish va atrof-muhitdagi o'zgarishlarga to'liq e'tiborni qaratish uchun zarurdir. Bu yirtqichlarni osonroq payqash va ovqat topish uchun kerak. Ba'zida bu moslashuv tufayli optik illyuziyalar paydo bo'ladi. Masalan, atrofdagi jismlarning rangiga qarab, biz ikkita jismning rangini, hatto ular bir xil to'lqin uzunligidagi yorug'likni aks ettirganda ham turlicha idrok qilamiz. Rasmda bunday optik illyuziyaning namunasi ko'rsatilgan. Tasvirning yuqori qismidagi jigarrang kvadrat (ikkinchi qator, ikkinchi ustun) tasvirning pastki qismidagi jigarrang kvadratdan (beshinchi qator, ikkinchi ustun) engilroq ko'rinadi. Aslida, ularning ranglari bir xil. Buni bilsak ham, biz ularni har xil ranglar sifatida qabul qilamiz. Bizning rangni idrok etishimiz juda murakkab bo'lganligi sababli, dasturchilar uchun mashinani ko'rish algoritmlarida bu barcha nuanslarni tasvirlash qiyin. Bunday qiyinchiliklarga qaramay, biz bu borada ko‘plab yutuqlarga erishdik.

Unit Converter maqolalari tahrirlangan va tasvirlangan Anatoliy Zolotkov

O'lchov birliklarini bir tildan boshqa tilga tarjima qilish sizga qiyinchilik tug'diradimi? Hamkasblar sizga yordam berishga tayyor. TCTerms-ga savol yuboring va bir necha daqiqa ichida siz javob olasiz.