Was ist ein Wellenleiter?

Ein Wellenleiter ist ein Objekt, das den Fluss jeder Wellenart lenkt.Einige der grundlegendsten Typen umfassen Drähte oder hohle Rohre, die Schallwellen führen können.Oft werden Wellenleiter verwendet, um elektromagnetische Wellen zwischen den Stellen zu übertragen, typischerweise unter Verwendung eines hohlen Rohrs aus elektrisch leitfähigem Metall.Wellenleiter werden üblicherweise zur Übertragung von Strom- oder Kommunikationssignalen verwendet.Jede Art von Welle erfordert eine andere Art von Führung.

Die Art der Welle, die geführt wird, diktiert die Wellenleitergeometrie.Die Leitfaden muss in den meisten Fällen in der gleichen Größenordnung wie die Länge der Wellen sein, die sie leitet.Dies bedeutet, dass eine optische Faser, die hochfrequente Lichtwellen führt, nicht wirksam bei der Führung von Schallwellen mit niedrigem Frequenz ist.Andere Faktoren, z. B. wie viel Signalverlust oder Leistung akzeptabel ist, tragen auch dazu bei, den besten Wellenleiter für eine bestimmte Aufgabe zu bestimmen.

Elektromagnetische Wellen im Raum strahlen normalerweise in alle Richtungen aus ihrem Ursprung aus.Dies führt dazu, dass die Strahlung im Verhältnis zum Quadrat seines Abstands von diesem Ursprungspunkt verliert.Ein Wellenleiter ermöglicht es der Strahlung, sich unter idealen Umständen nur in einer Dimension zu vermehren und zu verhindert, dass sie während der Ausbreitung an Strom verliert.

Wellenleiter funktionieren, indem sie die Welle der Wände des Führers reflektiert.Idealerweise verbreiten sich die Wellen in einem Zick -Zack -Muster innerhalb des Wellenleiters.Dies bedeutet, dass ein Wellenleiter häufig am besten funktioniert, wenn er einen kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt hat.

Es gibt viele verschiedene Arten von Wellenleitern, von optischen Fasern, die Daten über Lichtwellen bis hin zur Schallfrequenz und Rangliste übertragen werden (Sofar) Kanal, eine Wasserschicht im Ozean, die als natürlicher Wellenleiter für Wallied fungiert.Radarsysteme verwenden Wellenleiter, um Funkwellen auf eine Antenne zu leiten, damit sie mit der richtigen Impedanz übertragen werden können.Wissenschaftliche Instrumente verwenden auch Wellenleiter, um die akustischen und optischen Eigenschaften verschiedener Objekte zu messen.

Wellenleiter werden seit Jahrhunderten verwendet, lange bevor jemand verstand, wie sie funktionierten.Der erste Wellenleiter für Schallwellen wurde von J.J.Thomson, ein britischer Physiker, 1893 und von einem anderen Physiker, O.J.Lodge, im nächsten Jahr.Die Arbeiten wurden im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert fortgesetzt, wobei Wissenschaftler die Verwendung optischer Fasern als Wellenleiter für sichtbares Licht in den 1920er Jahren untersuchten.