Безбрежный океан колебаний

Спусковые механизмы

 

 

Откройте наручные часы. Первое, что бросается в глаза,— это колесо-маятник, которое быстро колеблется взад и вперед, скручивая и раскручивая спиральную пружинку-волосок, С ним связана вилочка — балансир, который сцепляется с анкерным колесом (колесо с фигурными зубцами). Отклоняясь то в одну, то в другую сторону, балансир отпускает зубцы анкерного колеса. При каждом колебании маятника анкерное колесо поворачивается на один зубец. При этом оно через балансир подталкивает маятник, не дает затухнуть его колебаниям.

Комбинацию анкерного колеса и балансира называют спусковым механизмом или, короче, спуском. При его помощи вращательное движение заводной пружины преобразуется в колебательное движение маятника. Этот механизм очень похож по своему действию на электрические схемы, которые превращают постоянный ток в электрические колебания.

Маятник — механическая колебательная система. Электрическая колебательная система составлена из самоиндукции и емкости. Емкость соответствует пружине-волоску, а самоиндукция — массе маятника.

Спусковым механизмом в электрической схеме служит выключатель. Он то соединяет источник постоянного тока с колебательным контуром, то преграждает току путь — разделяет источник энергии и колебательный контур.

Если использовать в качестве выключателя какую-либо механическую конструкцию — рубильник, например,— то колебания можно получить лишь с относительно низкой частотой — не выше десятков, в крайнем случае сотен герц. Но существуют приборы, прерывающие ток с большей частотой. Это электронные, ионные и полупроводниковые вентили.

САМАЯ МАЛЕНЬКАЯ И САМАЯ БОЛЬШАЯ Есть много единиц измерения энергии: эрг, джоуль, калория и др. Самая маленькая из них — электронвольт: электрон, разогнанный в электрическом поле между точками с разностью потенциалов в 1 в, будет обладать энергией в 1 электронвольт. Самую большую единицу энергии предложил недавно для подсчетов мировых запасов энергии индийский ученый Хоми Баба. Его единица равна тепловой энергии, которая выделяется при сжигании 33 млрд. Т каменного угля. Такое количество угля ученый взял потому, что за последние 20 лет, в течение которых особенно много добывалось и сжигалось угля, его было извлечено из земных недр именно 33 млрд. Т.

 

Электронные «свистки»

 

 

Дуньте в дырочку ключа — раздастся свист: возникнут быстрые механические колебания. Часовой маятник колеблется благодаря спусковому механизму. А в струе воздуха колебания получаются иначе: вдувание ее в полость ключа вызывает возникновение то сгущений, то разрежений. Иначе говоря, в полости образуются волны, вибрации.

Сходным образом работает и электронный генератор. В безвоздушном пространстве вблизи раскаленного катода помещают электрод, в котором сделана одна или несколько полостей. Поток электронов направляется в эти полости. Если надлежащим образом подобрать напряжение электрического поля, направление и мощность потока электронов, то он группируется в отдельные сгустки. В полости — в полом колебательном контуре — возникают электромагнитные колебания, появляется электромагнитная волна.

Такие сверхвысокочастотные (СВЧ) генераторы называют приборами с группированным потоком. Длина электромагнитной волны, возникающей в полости, определяется ее геометрическими размерами. Эта длина волны равна приблизительно удвоенной длине полости. Таким образом можно получить сантиметровые и миллиметровые волны, т. е. ток с частотой в миллиарды герц;

Схема многорезонаторного магнетрона.

Конструкторы создали много видов СВЧ-генераторов с группированным электронным потоком. Один из распространенных СВЧ-генераторов, получивший широкое распространение в радиолокационных передатчиках, — это многоpезонаторный магнетрон.

Анодом его служит массивный кусок меди, в котором сделано цилиндрическое отверстие, окруженное кольцом вырезов-резонаторов — полых контуров. В центральном отверстии помещается катод.

Под влиянием высокого положительного напряжения на аноде электроны от катода стремятся лететь к аноду по радиусам. Прибор помещают между полюсами сильного постоянного магнита (отсюда и название — магнетрон) так, чтобы силовые линии магнитного поля были параллельны оси катода и тем самым перпендикулярны путям полета электронов в электрическом поле. Под действием магнитного поля пути электронов искривляются. Электроны движутся по спиральным кривым, группируются в отдельные сгустки. Можно сказать, что в пространстве между катодом и анодом вращается «облако» электронов, «облако» отрицательных зарядов. Они отдают свою энергию на возбуждение колебаний в кольце резонаторов.

Другой распространенный тип СВЧ-генератора с группированным электронным потоком получил название клистрон.

Схема клистрона — генератора с группированным электронным потоком.

Катод клистрона испускает поток электронов, похожий на. луч. Электроны этого потока ускоряются постоянным напряжением, а затем проходят через систему полых резонаторов. В первом резонаторе их скорости немного изменяются: электроны, пролетающие в течение одного полупериода, ускоряются, а в течение другого полупериода замедляются, т. е. поток электронов, как говорят, модулируется по скорости. Промодулированный электронный поток летит затем некоторое время в пространстве, где нет электрических полей, — в дрейфовом пространстве. Здесь более быстро движущиеся электроны догоняют более медленные и весь поток распадается на отдельные сгустки. Затем такой сгруппированный поток попадает во второй колебательный контур и возбуждает в нем колебания. Этому контуру электроны отдают свою энергию.

Многорезопаторные магнетроны и клистроны предназначены для непрерывного генерирования и для импульсной работы (кратковременными отдельными толчками). При непрерывном генерировании их мощность достигает десятков киловатт на сантиметровых волнах. При этом напряжение на аноде у магнетронов — несколько киловольт, а у клистронов — десятки киловольт. В импульсных приборах максимальная мощность на сантиметровых волнах достигает десятков тысяч киловатт. Для питания клистронов такой мощности необходим импульс постоянного тока с напряжением в сотни тысяч вольт.

Молекулярные генераторы

 

 

Колебательный контур из катушки самоиндукции и конденсатора, а также контур в виде металлической полости обладают тем недостатком, что собственная частота их колебаний непостоянна. Например, изменение температуры вызывает изменение размеров колебательного контура, а следовательно, и изменение частоты.

В последние годы было найдено, что в качестве радиотехнического колебательного контура можно использовать некоторые молекулы. Молекулы любых веществ имеют множество резонансных частот. Некоторые из этих частот лежат в области видимой части спектра электромагнитных колебаний. Этими частотами определяется цвет различных веществ. Но многие молекулы имеют также собственные частоты колебаний, соответствующие радиотехнической части спектра. Практическое применение в технике получил аммиак (NH₃).

Молекула аммиака имеет частоту колебаний, соответствующую радиоволне длиной около 1,25 см. Колебания молекул отличаются большим постоянством частоты.

Если направить поток молекул в металлическую полость (полый колебательный контур), то можно получить радиоколебания очень устойчивой частоты. Современные молекулярные генераторы дают погрешность частоты меньше одной миллиардной доли. Если применить молекулярный генератор для управления ходом часов, то такие часы, проработав непрерывно сто лет, дадут погрешность меньше одной секунды. В повседневной жизни такая точность излишня, но она очень ценна для ориентации кораблей и самолетов по радио, для астрономических наблюдений. При помощи молекулярных колебаний можно не только генерировать радиоволны, но и усиливать их. Молекулярные усилители создают очень мало шумов — помех.

Особенно хорошие результаты получаются с молекулярными усилителями, в которых применяются кристаллы парамагнитных веществ. При температуре, близкой к абсолютному нулю, ионы, образующие кристаллическую решетку, колеблются с радиочастотой. Приемник с молекулярным усилителем имеет в сотни раз большую чувствительность, нежели приемник с электронными лампами и полупроводниковыми усилителями.

Внимание: передает лунник! В официальном сообщении о передаче с третьей космической ракеты фотографий невидимой с Земли стороны Луны, между прочим, говорилось: «... при максимальном удалении станции (имеется в виду третья космическая ракета) от Земли принимаемая часть мощности излучения бортового передатчика в 100 млн. раз меньше средней мощности, принимаемой обычным телевизионным приемником». И это не удивительно: телевизионные передачи ведутся на расстоянии в несколько десятков километров, а фотографии Луны передавались на Землю с расстояний до 470 тыс. км. Итак, приемная станция телевидения, обслуживающая Лунник, была в 100 млн. раз чувствительней обычного телевизора.

 

 

Электронные «свистки»

Мир квантов

 

Copyright (c) 2016 Детская энциклопедия (первое издание). All rights re

 

Мир квантов

 

 

До сих пор мы говорили только о волновой природе электромагнитных колебаний, о том, что электромагнитная энергия может существовать в виде колебаний различных частот, различных длин волн. Необходимо указать, что потоки электромагнитной энергии имеют и свойства, характерные для частиц.

Потоки электромагнитной энергии складываются из отдельных элементарных частиц — квантов. Это — наименьшая неделимая порция энергии. Энергия, которая содержится в одном кванте, или, как часто говорят, размер кванта, зависит от частоты колебаний. Энергия кванта прямо пропорциональна частоте колебаний и обратно пропорциональна длине электромагнитной волны.

Среди квантов, при всей их невообразимо малой величине, есть свои «великаны» и свои «пигмеи»; есть и такие, которые занимают промежуточное положение по величине. И все они составляют единую семью, имеют наряду с различиями множество общих черт.

Эти «родственные черты» и позволяют осуществлять в мире квантов замечательные превращения. Нередко «пигмеи» становятся «великанами», а «гиганты» превращаются в «карликов». Такие преобразования происходят и при различных естественных процессах природы и искусственно — в различных приборах, созданных современной техникой. На нашей таблице показано, как преобразуются кванты. Посмотрим эту путеводную карту по миру квантов.

Для изменения концентрации потоков электромагнитной энергии применяют трансформаторы. Это зеркала, линзы, антенны, волноводы, а также катушки, связанные общим магнитным потоком. Для всех этих устройств характерно то, что частоту преобразуемых колебаний, а следовательно, и длину волны и величину квантов энергии они оставляют без изменений.

В более общем случае при преобразовании электромагнитной энергии меняется не только ее концентрация, но и частота колебаний, а следовательно, и длина волны, и величина квантов, т. е. кванты в процессе преобразования или дробятся, или, наоборот, укрупняются.

Любой тип преобразователя электромагнитной энергии можно классифицировать по двум признакам — величине квантов электромагнитной энергии на входе преобразователя и величине квантов на выходе. По этому принципу и построена предлагаемая таблица превращений квантов. На ней размещены всевозможные преобразователи электромагнитной энергии. Здесь могут найти себе место и все существующие, и все те, которые когда-либо появятся.

По вертикальной оси таблицы (по оси ординат) отложены частоты электромагнитных колебаний, а также соответствующие длины волн и энергии квантов. Известно, что существует много различных единиц для измерения энергии. Например, счетчики электроэнергии дают показания в киловатт-часах. Для измерения энергии квантов очень удобной единицей оказался электронвольт. Один электрон-вольт — это энергия, которую приобретает тело с единичным электрическим зарядом, пройдя под действием электрических сил разность напряжений в один вольт. По горизонтальной оси таблицы превращений квантов также отложены частоты колебаний, длины волн и энергии квантов в электронвольтах.

Каждое деление таблицы — как вертикальное, так и горизонтальное — соответствует десятикратному изменению и частоты, и длины волны, и энергии квантов. У таблицы превращений нет границ. Ее можно расширять во все четыре стороны. На нашем рисунке таблица оборвана: на низких частотах (снизу и слева) — на колебаниях с частотой меньше одного периода в секунду, а на высоких (сверху и справа)— на частоте 1023 пер/сек. В этих пределах заключены электромагнитные колебания, начиная с токов низких частот и кончая космическими лучами.

Отдельно от области периодических колебательных процессов вдоль нижнего края таблицы и вдоль левой ее стороны нанесены полосы постоянного тока. Постоянный ток можно назвать током нулевой частоты с бесконечно длинным периодом колебаний и бесконечно большой длиной волны. В каждой клетке нашей таблицы встречаются два электромагнитных колебания. Этим она напоминает таблицы шахматных турниров, на которых проставляются результаты встреч всех участников между собой.

Но по диагонали таблицы встречаются колебания одинаковых частот. Участники турниров сами с собой не встречаются. В турнирных таблицах клетки по диагонали зачеркиваются. В нашей таблице по диагонали должны располагаться приборы и аппараты, которые не меняют ни частоты, ни длины волны, ни размера кванта потока электромагнитных колебаний. Здесь можно разместить трансформаторы, т. е. устройства, которые изменяют концентрацию потока электромагнитной энергии — плотность потока квантов

В областях, лежащих по обе стороны от диагонали, встречаются колебания разных частот. Мы приняли, что в верхней левой части таблицы расположены преобразователи, которые из высоких частот дают колебания более низкой частоты. Здесь удлиняют волну, измельчают кванты.

В нижней правой части таблицы помещены преобразователи, которые, наоборот, повышают частоту колебаний. Здесь волна укорачивается, а кванты укрупняются.

Стрелки по диагонали таблицы и по ее краям показывают направление превращений.

На вертикальной полосе с левой стороны таблицы расположены преобразователи всевозможных колебаний в постоянный ток: выпрямители переменных токов, а также термо- и фотоэлементы.

На горизонтальной полосе снизу таблицы даны преобразователи постоянного тока в электромагнитные колебания. На этой полосе находят себе место индукционные катушкп с механическими прерывателями, вырабатывающие переменный ток с частотой в десятки герц. Правее идут генераторы с ионными и полупроводниковыми вентилями, затем — генераторы ТВЧ с электронными лампами, далее — источники света, за ними — рентгеновские трубки.

При построении нашей таблицы принято, что данные энергии на входе преобразователя берутся по вертикальной оси, а данные выхода — по горизонтальной оси. Конечно, можно было бы расположить преобразователи и по-иному: понизители частоты отправить вниз вправо, а повысители, наоборот, поместить вверху в левой части. Однако будем придерживаться принятого расположения и считать, что вход на таблицу — справа и слева, а выход — вверху и внизу.

Области света и звука

 

 

В безбрежном океане колебаний необходимо особо отметить две области. Механические колебания с частотой от 10² до 10⁴ гц человеческое ухо воспринимает как звук. А узкая полоса электромагнитных колебаний с частотой от 4•10¹⁴ до 7•10¹⁴ гц, с длиной волн от 0,4 до 0,7 микрона, с размером кванта энергии около двух электронвольт — это видимый свет.

Из этих двух областей колебаний ведется атака на неведомое. Всякие иные колебания и волны человек познает, превращая их в свет или звук. На этих превращениях основана измерительная техника решительно во всех отраслях промышленности и научных исследований.

На нашей таблице превращений области света и звука намечены жирными пунктирными линиями. Вертикальные столбцы таблицы объединяют ряд явлений, при которых различные виды электромагнитной энергии превращаются в колебания избранной частоты. В верхней части избранной вертикали (над диагональю) колебания высоких частот превращаются в более низкие. В нижней части этой вертикали (под диагональю) низкочастотные колебания превращаются в более высокочастотные.

Если взять вертикальный столбец, соответствующий диапазону видимого света, то в верхней его части можно поместить различные устройства с фосфоресцирующими составами. Эти составы обладают свойством превращать крупные кванты (ультрафиолетовые — с энергией в десятки электронвольт, рентгеновские — с энергией в тысячи электронвольт, а также гамма-лучи, которые получаются в результате ядерных реакций и имеют кванты с энергией в миллионы электронвольт) в фотоны видимого света, обладающие энергией примерно в два электронвольта. Частота электромагнитных колебаний при этих превращениях понижается нередко в тысячи и даже в миллионы раз, а длина электромагнитной волны соответственно возрастает.

В нижней части вертикали светового диапазона помещаются устройства, которые повышают частоту колебаний. Здесь находятся так называемые ИОПы — инфракрасные оптические приборы, которые способны инфракрасное излучение превращать в видимый свет.

Электронное сверло Создан оригинальный прибор, который режет и сверлит различные материалы пучком электронов. Внешне он напоминает электронный микроскоп. Специальный программный механизм позволяет точно управлять электронным пучком, который может быть сфокусирован на поверхности диаметром всего 1 микрон. Электронное сверло очень удобно для обработки кварца, германия и других полупроводниковых материалов, так как сверлит и режет их, не нарушая кристаллической структуры вещества и не вызывая никаких механических дефектов.

Зона тепла

 

 

Легче всего происходит превращение всевозможных колебаний в тепловые. Если выбрать на горизонтальной оси нашей таблицы частоту 10¹³ гц, соответствующую тепловым колебаниям, и подняться к ней по вертикали от низа нашей таблицы, то на этом пути можно расположить все устройства электронагрева: в самом низу — нагреватели постоянного тока и тока промышленной частоты в 50 гц, выше — технику нагрева токами высокой частоты. Токи с частотой от сотен до миллионов герц применяют для нагрева металлов — для плавки, поверхностной закалки, ковки и штамповки. При нагреве изоляторов и полупроводников применяют электромагнитные колебания с частотой, доходящей до миллиардов герц.

Самые разнообразные конструкции — спирали из медных трубок, конденсаторные обкладки, направленные антенны, полые резонаторы — применяются для превращения радиоволн в тепловые колебания.

В верхней части тепловой вертикали (над диагональю) помещены устройства, связанные с удлинением волны, с понижением частоты. Здесь в тепло преобразуются световые колебания. Еще выше в тепло превращаются ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи.

Надо сказать, что во многих случаях превращение иных колебаний в тепловые идет вопреки желанию тех, кто конструирует и применяет различные преобразователи. Образование тепловых квантов — это процесс, неизбежно сопутствующий всяким другим преобразованиям электромагнитных процессов.

 

"НИЧЕЙНАЯ ЗЕМЛЯ"

Середина нашей таблицы превращений соответствует электромагнитным волнам длиной в десятые и сотые доли миллиметра, частотам порядка 10¹² гц, квантам энергии в десятитысячные доли электронвольта. Эта область пустынна. Она показана штриховкой. В известной человечеству части Вселенной на колебания с частотой 10¹² гц, т. е. волны длиной в десятки и сотни микрон, падает минимум энергии. Две «долины теней» области минимальных энергий пересекают таблицу превращений сверху донизу и от правого края до левого. Область волн более длинных, нежели световые и тепловые, но более коротких, чем применяемые в современной радиотехнике, — это наименее изученная часть электромагнитного спектра.

Еще не существует мощных генераторов электромагнитных волн длиной в сотые и десятые доли миллиметра, не существует и хороших приемников, в которых эти волны превращались бы с высоким к.п.д. в другие виды энергии. Это «ничейная земля» между светотехникой и радиотехникой.

Электромагнитные волны длиной в сотые и десятые доли миллиметра соответствуют собственным колебаниям крупных сложных молекул. Высказывались предположения, что именно эти волны сопутствуют работе мозга, что с их помощью можно передавать мысли на расстояние. Но, увы, не удалась еще ни одна попытка построить «генератор чудес», который мог бы воздействовать на психическую деятельность. Процессы, идущие в нервной системе, в мозгу,— в основе своей электрохимические процессы. Электромагнитные колебания — лишь слабые спутники таких процессов. Микронные волны сильно поглощаются большинством твердых и жидких веществ. Мощность потока этих волн быстро падает при удалении от источника излучения.

 

Температура

 

 

Все возможные превращения квантов электромагнитной энергии основаны на их взаимодействии с электронами и другими частицами (протонами и нейтронами).

Запас энергии движения атомов и атомных частиц, так же как и запас энергии квантов, можно измерять в электронвольтах. Но когда имеется большое количество беспорядочно движущихся частиц, которые сталкиваются между собой и обмениваются энергиями, то вводят понятие о средней энергии частицы. И эту среднюю энергию принято измерять температурой. Средней энергии в один электронвольт соответствует температура около 8000° абсолютной шкалы. При комнатной температуре (около 300° абсолютной шкалы) средняя энергия частиц составляет сотые доли электронвольта.

Всякое нагретое тело испускает кванты. Чем выше температура тела, тем больше средний размер квантов излучения этого тела. В принципе температурное излучение можно использовать для получения любых частот, любых длин волн.

На нашей таблице превращений наряду с другими шкалами можно бы нанести и шкалу температур в абсолютных градусах в соответствии с частотой, длиной волны и энергией квантов.

Однако необходимо сказать, что при длинных волнах и низких частотах мощность температурного излучения очень мала. При температуре твердого гелия (около 1° абсолютной шкалы) происходит излучение сантиметровых волн. Но мощность такого излучения ничтожна. Сантиметровые и более длинные электромагнитные волны получают радиотехническими методами. Температурные излучатели практически используются для получения тепловых и световых лучей и работают обычно при температурах в пределах от нескольких сотен до 3000° абсолютной шкалы.

Излучение более коротковолновое, чем световое, обычно также получают не температурными излучателями. Рентгеновским лучам, например, соответствует температура излучателя в десятки миллионов градусов. Рентгеновские лучи и еще более коротковолновые гамма-лучи получают путем торможения потоков заряженных частиц (электронов и ионов) при их ударе о различные мишени.

 

ПУТЬ ОДНОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Преобразователи, меняющие размер кванта, длину волны и частоту электромагнитных колебаний, большей частью необратимы. Одни могут только понижать частоту — дробить, мельчить кванты. А другие, наоборот, предназначены исключительно для повышения частоты — укрупнения квантов. Вход и выход энергии у преобразователей квантов обычно менять местами нельзя.

Лампа накаливания превращает постоянный и любой переменный ток в тепловые и световые колебания с частотой от 10¹⁴ до 10¹⁵ гц. Но обратное преобразование она не способна производить. Световую энергию в электрическую может преобразовать фотоэлемент. Однако он не приспособлен для превращения электрического тока в свет.

Поэтому в нашей таблице приборы, расположенные над диагональю, и те, что находятся под ней, надо рассматривать отдельно.

 

БЕЗБРЕЖНЫЙ ОКЕАН КОЛЕБАНИЙ

Для многих возможных превращений квантов преобразователи еще не созданы. Некоторые виды превращений пока не представляют практического интереса. Что касается других, то неизвестно, как их осуществить. Здесь много простора для пытливой мысли.

В нижней правой части таблицы расположены резонансные ускорители заряженных частиц. В этих приборах энергия колебаний радиочастот преобразуется в энергию квантов, во много раз более крупных, чем кванты обычного рентгеновского излучения. Однако в верхней левой части таблицы нет устройств, которые действовали бы в направлении, обратном резонансным ускорителям. Не существует еще приборов, которые могли бы превращать рождающиеся при ядерных реакциях гигантские кванты в радиоволны.

Повсюду на нашей карте преобразований квантов — игра частиц и волн. В одних местах это мелкая рябь, в других — огромные валы. Все новые и новые области этого безграничного океана становятся на службу человеку!

На этом оставим пока общие рассуждения о волнах и квантах и вернемся к рассмотрению электромагнитных колебаний, более длинноволновых, чем свет и лучистое тепло,— вернемся к токам высокой частоты.

 

Радиоволны

 

 

Важнейшее применение токов высокой частоты — беспроводная передача сигналов: радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, телевидение. На цветном рисунке показано, как передают и принимают радиоволны.

Радиоволны могут распространяться не только в свободном пространстве. В современной технике их часто передают вдоль проводов.

По одной двухпроводной линии можно направить несколько различных радиоволн. Каждая волна несет свои сигналы, свои сообщения. На другом конце линии находится несколько радиоприемников, каждый из которых настроен на одну определенную волну, а остальные волны отражает, отталкивает (см. «Проводная связь»).

Для проводных линий часто применяют кабель, у которого одна жила — это цилиндрическая трубка-оболочка, а вторая помещается по оси оболочки (отсюда название коаксиальный, т. е. соосный, кабель — рис. 8). Внешняя оболочка служит экраном, предотвращающим утечку радиоволн. Изоляция между экраном-оболочкой и внутренним проводником делается наиболее высокого качества. Поэтому в таком экранированном коаксиальном кабеле радиоволны не имеют большого затухания. По такому кабелю можно передавать даже телевизионные программы на сотни километров.

Иногда радиоволны выгоднее вместо кабельной линии передавать направленным лучом. Такой способ используется в радиорелейных линиях. Волну легко собрать в луч только в том случае, если размер излучателя больше ее длины. В радиорелейных линиях применяют сантиметровые или дециметровые волны. Излучатели здесь имеют вид зеркал и помещены на высоких башнях. Каждая башня находится на расстоянии прямой видимости от двух своих соседей.

Коаксиальный экранированный кабель. Радиоволны распространяются в нем с малым затуханием между центральной жилой и медной оплеткой.

Различные волны способны распространяться по трубам. Это свойство звуковых волн используют врачи, когда выслушивают своих пациентов. И электромагнитные колебания тоже распространяются внутри труб. Однако при этом выявляется существенная разница между звуковыми и электромагнитными волнами.

В звуковых волнах происходят продольные колебания, т. е. частицы воздуха, в котором распространяется звук, колеблются в том же направлении, в котором распространяются волны. Такие продольные волны способны распространяться по трубам, диаметр которых может быть и много меньше длины волны.

Электромагнитные волны — это поперечные волны. Электрические и магнитные силы действуют в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны. Такие волны пойдут внутри трубы только в том случае, если ее диаметр не слишком мал.

Существует критическая длина электромагнитной волны, которая зависит от поперечных размеров трубы. Более длинные волны в трубе быстро затухнут. А волны более короткие, чем критическая, могут распространяться внутри металлической трубы на очень большие расстояния с малыми потерями — малым затуханием.

Радиоволноводы широко применяются сейчас в технике сантиметровых волн: и в радиолокационной аппаратуре, и для дальней многоканальной связи. По одной трубе — радиоволноводу можно посылать одновременно десятки тысяч различных радиоволн и таким образом вести одновременно десятки тысяч телефонных переговоров. Использование радиоволноводов сулит возможность создания единой телефонной сети всего Советского Союза (см. «Проводная связь»).

Радиоволноводы дают также возможность дальней передачи телевизионных программ.