Idan ya zo gaeriyaTambayar da mutane suka fi damuwa da ita ita ce "Ta yaya ake samun hasken rana a zahiri?" Ta yaya filin lantarki da tushen siginar ke samarwa ke yaɗuwa ta layin watsawa da kuma cikin eriya, sannan a ƙarshe "raba" da eriya don samar da raƙuman sararin samaniya kyauta.
1. Hasken waya ɗaya
Bari mu ɗauka cewa yawan caji, wanda aka bayyana a matsayin qv (Coulomb/m3), an rarraba shi daidai gwargwado a cikin waya mai zagaye tare da yankin giciye na a da girman V, kamar yadda aka nuna a Hoto na 1.
Siffa ta 1
Jimlar caji Q a cikin juzu'in V yana motsawa a cikin alkiblar z a daidai gwargwado Vz (m/s). Za a iya tabbatar da cewa yawan wutar lantarki Jz akan sashin giciye na wayar shine:
Jz = qv vz (1)
Idan an yi wayar ne da wani jagora mai kyau, yawan Js na yanzu akan saman waya shine:
Js = qs vz (2)
Inda qs shine yawan cajin saman. Idan wayar siririya ce (da kyau, radius ɗin shine 0), za a iya bayyana wutar lantarki a cikin wayar kamar haka:
Iz = ql vz (3)
Inda ql (coulomb/mita) shine cajin kowane tsawon raka'a.
Mafi yawanmu muna damuwa ne da siririn wayoyi, kuma ƙarshen ya shafi waɗannan lamura guda uku da ke sama. Idan wutar lantarki ta bambanta lokaci, to, abin da aka samo daga dabarar (3) dangane da lokaci shine kamar haka:
(4)
az shine hanzarin caji. Idan tsawon waya shine l, za'a iya rubuta (4) kamar haka:
(5)
Daidaito (5) ita ce alaƙar asali tsakanin wutar lantarki da caji, da kuma alaƙar asali ta hasken lantarki. A taƙaice, don samar da radiation, dole ne a sami wutar lantarki mai canzawa lokaci ko hanzari (ko raguwa) na caji. Yawanci muna ambaton wutar lantarki a cikin aikace-aikacen jituwa lokaci, kuma galibi ana ambaton caji a cikin aikace-aikacen jinkiri. Domin samar da hanzarta caji (ko raguwa), dole ne a lanƙwasa wayar, a naɗe ta, kuma ta daina aiki. Lokacin da cajin ya yi juyawa a cikin motsi mai jituwa lokaci, zai kuma samar da hanzarta caji lokaci-lokaci (ko raguwa) ko wutar lantarki mai canzawa lokaci. Saboda haka:
1) Idan cajin bai motsa ba, babu wutar lantarki kuma babu hasken rana.
2) Idan cajin yana motsawa a daidai gudun:
a. Idan wayar madaidaiciya ce kuma tsawonta ba shi da iyaka, babu wani haske.
b. Idan wayar ta lanƙwasa, ko ta naɗe, ko kuma ba ta ci gaba ba, kamar yadda aka nuna a Hoto na 2, akwai hasken rana.
3) Idan cajin ya yi juyawa akan lokaci, cajin zai yi haske koda wayar madaidaiciya ce.
Hoto na 2
Za a iya samun fahimtar ingancin tsarin hasken ta hanyar duba tushen da aka haɗa da waya mai buɗewa wadda za a iya sanya ta a kan kaya a ƙarshen buɗewarta, kamar yadda aka nuna a Hoto na 2(d). Lokacin da aka fara kunna wayar, ana saita cajin (elektrons kyauta) a cikin wayar ta hanyar layukan filin lantarki da tushen ya samar. Yayin da ake hanzarta cajin a ƙarshen tushen wayar kuma yana raguwa (haɓaka mara kyau dangane da motsi na asali) lokacin da aka nuna a ƙarshensa, ana samar da filin hasken a ƙarshensa da kuma sauran wayar. Ana cimma hanzarta cajin ta hanyar tushen ƙarfi na waje wanda ke saita cajin a motsi kuma yana samar da filin hasken da ke da alaƙa. Rage cajin a ƙarshen wayar yana faruwa ne ta hanyar ƙarfin ciki da ke da alaƙa da filin da aka haifar, wanda ke faruwa ne sakamakon tarin caji mai ƙarfi a ƙarshen waya. Ƙarfin ciki yana samun kuzari daga tarin caji yayin da saurinsa ya ragu zuwa sifili a ƙarshen waya. Saboda haka, hanzarta cajin da ke faruwa sakamakon tashin wutar lantarki da kuma rage cajin da ke faruwa sakamakon katsewa ko lanƙwasa mai santsi na igiyar waya sune hanyoyin samar da hasken lantarki. Duk da cewa duka yawan wutar lantarki (Jc) da yawan cajin (qv) kalmomi ne na tushe a cikin lissafin Maxwell, ana ɗaukar cajin a matsayin adadi mafi mahimmanci, musamman ga filayen wucin gadi. Kodayake wannan bayanin radiation galibi ana amfani da shi ne don yanayin wucin gadi, ana iya amfani da shi don bayyana hasken yanayin da ke faruwa.
Bayar da shawarar wasu kyawawan abubuwakayayyakin eriyaƙera taRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Hasken waya biyu
Haɗa tushen wutar lantarki zuwa layin watsawa mai jagora biyu da aka haɗa da eriya, kamar yadda aka nuna a Hoto na 3(a). Sanya ƙarfin lantarki a layin waya biyu yana haifar da filin lantarki tsakanin masu jagoranci. Layukan filin lantarki suna aiki akan electrons kyauta (wanda aka raba shi cikin sauƙi daga atoms) da aka haɗa da kowane mai jagoranci kuma suna tilasta su motsawa. Motsin caji yana haifar da wutar lantarki, wanda hakan ke haifar da filin maganadisu.
Hoto na 3
Mun yarda cewa layukan filin lantarki suna farawa da caji mai kyau kuma suna ƙarewa da caji mai kyau. Tabbas, suna iya farawa da caji mai kyau kuma suna ƙarewa a rashin iyaka; ko kuma su fara daga rashin iyaka su ƙare da caji mai kyau; ko kuma su samar da madaukai masu rufewa waɗanda ba sa farawa ko ƙarewa da kowane caji. Layukan filin maganadisu koyaushe suna samar da madaukai masu rufewa a kusa da masu ɗaukar wutar lantarki saboda babu cajin maganadisu a fannin kimiyyar lissafi. A wasu dabarun lissafi, ana gabatar da cajin maganadisu daidai da kwararar maganadisu don nuna bambance-bambance tsakanin mafita da suka shafi tushen wutar lantarki da maganadisu.
Layukan filin lantarki da aka zana tsakanin masu jagoranci guda biyu suna taimakawa wajen nuna rarrabawar caji. Idan muka ɗauka cewa tushen wutar lantarki yana da sinusoidal, muna tsammanin filin lantarki tsakanin masu jagoranci suma zai zama sinusoidal tare da lokaci daidai da na tushen. Girman ƙarfin filin lantarki yana wakilta ta hanyar yawan layukan filin lantarki, kuma kibiyoyi suna nuna alkiblar dangi (mai kyau ko mara kyau). Samar da filayen lantarki da maganadisu masu canzawa lokaci tsakanin masu jagoranci yana samar da raƙuman lantarki wanda ke yaɗuwa tare da layin watsawa, kamar yadda aka nuna a Hoto na 3(a). Raƙuman lantarki suna shiga eriya tare da caji da kuma wutar lantarki mai dacewa. Idan muka cire wani ɓangare na tsarin eriya, kamar yadda aka nuna a Hoto na 3(b), ana iya samar da raƙuman sarari ta hanyar "haɗa" ƙarshen buɗewar layukan filin lantarki (wanda aka nuna ta layukan dige). Raƙuman sarari na kyauta kuma yana da lokaci-lokaci, amma ma'aunin lokaci-lokaci P0 yana motsawa waje a saurin haske kuma yana tafiya nesa na λ/2 (zuwa P1) a cikin rabin lokaci. Kusa da eriya, ma'aunin lokaci mai tsayi P0 yana tafiya da sauri fiye da saurin haske kuma yana kusantar saurin haske a wurare masu nisa da eriya. Hoto na 4 yana nuna rarraba filin lantarki na sarari kyauta na eriya λ∕2 a t = 0, t/8, t/4, da 3T/8.
Hoto na 4 Rarraba filin lantarki kyauta na eriya ta λ∕2 a t = 0, t/8, t/4 da 3T/8
Ba a san yadda raƙuman ruwa masu jagora ke rabuwa da eriya ba kuma daga ƙarshe suka samar da su don yaduwa a sararin samaniya kyauta. Za mu iya kwatanta raƙuman ruwa masu jagora da waɗanda ba su da sarari da raƙuman ruwa, wanda zai iya faruwa ta hanyar dutse da aka jefa a cikin ruwa mai natsuwa ko ta wasu hanyoyi. Da zarar an fara tashin hankali a cikin ruwa, raƙuman ruwa suna tasowa kuma suna fara yaduwa a waje. Ko da tashin hankali ya tsaya, raƙuman ruwa ba sa tsayawa amma suna ci gaba da yaduwa gaba. Idan hargitsin ya ci gaba, ana samun sabbin raƙuman ruwa akai-akai, kuma yaduwar waɗannan raƙuman ruwa tana raguwa a bayan sauran raƙuman ruwa.
Haka lamarin yake ga raƙuman lantarki da ke fitowa daga rikicewar lantarki. Idan farkon rikicewar lantarki daga tushen ba shi da ɗan lokaci, raƙuman lantarki da ke fitowa suna yaɗuwa a cikin layin watsawa, sannan su shiga eriya, kuma a ƙarshe suna haskakawa a matsayin raƙuman sararin samaniya kyauta, duk da cewa motsin ba ya nan (kamar raƙuman ruwa da rikicewar da suka ƙirƙira). Idan rikicewar lantarki ta ci gaba, raƙuman lantarki suna wanzuwa akai-akai kuma suna bin su a bayansu yayin yaɗuwa, kamar yadda aka nuna a eriya mai kama da juna da aka nuna a Hoto na 5. Lokacin da raƙuman lantarki ke cikin layukan watsawa da eriya, wanzuwarsu tana da alaƙa da wanzuwar cajin lantarki a cikin jagoran jagora. Duk da haka, lokacin da raƙuman suka haskaka, suna samar da madauki mai rufewa kuma babu caji don kiyaye wanzuwarsu. Wannan ya kai mu ga ƙarshe cewa:
Ƙarar filin yana buƙatar hanzartawa da rage cajin, amma kula da filin ba ya buƙatar hanzartawa da rage cajin.
Hoto na 5
3. Hasken Dipole
Muna ƙoƙarin bayyana hanyar da layukan filin lantarki ke rabuwa da eriya da samar da raƙuman sararin samaniya kyauta, kuma mu ɗauki eriya ta dipole a matsayin misali. Ko da yake bayani ne mai sauƙi, yana kuma ba mutane damar ganin yadda raƙuman sararin samaniya kyauta suke tasowa cikin sauƙi. Hoto na 6(a) yana nuna layukan filin lantarki da aka samar tsakanin hannayen biyu na dipole lokacin da layukan filin lantarki suka motsa waje da λ∕4 a kwata na farko na zagayowar. Don wannan misalin, bari mu ɗauka cewa adadin layukan filin lantarki da aka samar shine 3. A kwata na gaba na zagayowar, layukan filin lantarki guda uku na asali suna motsa wani λ∕4 (jimillar λ∕2 daga wurin farawa), kuma yawan caji akan mai jagora ya fara raguwa. Ana iya ɗaukarsa a matsayin wanda aka samar ta hanyar gabatar da caji na akasin haka, wanda ke soke cajin akan mai jagora a ƙarshen rabin farko na zagayowar. Layukan filin lantarki da cajin akasin suka samar sune 3 kuma suna motsa nisa na λ∕4, wanda layukan da aka nuna a Hoto na 6(b) ke wakilta.
Sakamakon ƙarshe shine akwai layukan filin lantarki guda uku da ke ƙasa a nisan λ∕4 na farko da kuma adadin layukan filin lantarki sama a nisan λ∕4 na biyu. Tunda babu caji mai yawa akan eriya, dole ne a tilasta layukan filin lantarki su rabu da mai jagoranci su haɗu don samar da madauki mai rufewa. An nuna wannan a Hoto na 6(c). A rabi na biyu, ana bin wannan tsari na zahiri, amma a lura cewa alkiblar ta akasin haka ce. Bayan haka, ana maimaita tsarin kuma yana ci gaba har abada, yana samar da rarraba filin lantarki kamar Hoto na 4.
Hoto na 6
Don ƙarin koyo game da eriya, da fatan za a ziyarci:
Lokacin Saƙo: Yuni-20-2024
