פולס
בפיזיקה, פולס (מאנגלית: pulse, בעברית: דֹּפֶק, ברבים דְּפָקִים, לעיתים נקרא פעימה) הוא גל שאינו מחזורי, אלא הפרעה בודדת (בעיקר קצרה) שנעה במרחב. פולסים מקיימים את כל התופעות הפיזיקליות של גלים, וקיימים להם שימושים טכנולוגיים רבים, אם בשידור אנרגיה חזקה ומרוכזת לזמן קצר כמו בלייזר פולסים או מכ"ם פעימות, ואם בעיבוד אותות ובתקשורת ספרתית לצורך תשדורות בקצב גבוה וברוחב סרט (תחום תדירויות) גדול. פולסים מופיעים גם בטבע, למשל ברקים וכוכבי פולסר.
הגדרה
עריכה
גל הוא פונקציה של המרחב שמשתנה בזמן כך שערכיה נשמרים בנקודות שנעות בכיוון כלשהו במהירות קבועה. בגל מחזורי זוהי פונקציה מחזורית, והיא חוזרת על עצמה בנקודות קבועות במרחב בכל זמן מחזור, או בכל אורך גל בזמן קבוע. פולס הוא פונקציה שאינה מחזורית הנעה במרחב, והיא מתארת הפרעה בודדת שנעה בתווך (או בריק, במקרה של גל אלקטרומגנטי).
ניתן לתאר פולס כאוסף של גלים סינוסיים בעזרת התמרת פורייה, הנקרא חבילת גלים. פולסים קצרים מתוארים על ידי ספקטרום תדרים רחב ופולסים ארוכים מתוארים על ידי ספקטרום תדרים צר.
כאשר פולס נע בתווך ומגיע לקצהו, הוא מוחזר. אם קצה התווך חופשי, הפולס יחזור באותה הצורה. לדוגמה, פולס בחבל שקצהו חופשי לנוע יחזור ממנו באותה הצורה. אם קצה התווך קשור, הפולס מוחזר מהופך. לדוגמה, פולס עם העתק כלפי מעלה בחבל שקצהו מוחזק במקומו מוחזר עם העתק כלפי מטה. במעבר מתווך צפוף לתווך דליל יותר ההחזרה תהיה כמו זו מקצה חופשי, ובמעבר מתווך דליל לתווך צפוף יותר ההחזרה תהיה כמו זו מקצה קשור.
צורות גל
עריכה
בעיבוד אותות ספרתי נעשה שימוש בפולסים המשמשים לתקשורת ספרתית. פולסים מצורות שונות משמשים להעברה מיטבית של אותות כתלות בקצב האפנון שלהם. שימוש נרחב נעשה בפולסים בצורת פונקציית המלבן. פולס גאוסי הוא פולס בצורת פונקציית הגאוסיאן והוא נוצר על ידי מסנן גאוסי. הפולס הגאוסי משמש במכניקת קוונטים לתיאור פונקציית הגל של חלקיק חופשי. פולס בצורת פונקציית דלתא של דיראק נקרא הלם (באנגלית: impulse). ניתן ליצור פולסים של מתח חשמלי בצורות שונות בעזרת מחולל אותות, וקיימים מחוללים ייחודיים הנקראים מחוללי פולסים.
ניתן ליצור פולסים בעזרת מקורות של גלים סינוסיים על ידי העברת קטע סופי של הגל. מכ"ם פולסים משדר פולסים של גלי רדיו וקולט את הגלים המוחזרים. פולסים של אור לייזר שימושיים כאשר יש צורך בעוצמה גבוהה.
שימושים
עריכהבטכנולוגיה: - פולס מרכז אנרגיה לזמן קצר, ולכן ההספק שלו בשיא הפולס גדול בהרבה מההספק הממוצע, ותופעה זו מנוצלת לשימושים רבים.
בעיבוד אותות ובמתמטיקה:
- פונקציית הלם - שיטה לפתרון משוואות
- משמש בעיבוד אותות ובפתרון משוואות לתיאור גל המורכב מתדירויות רבות.
ראו גם
עריכהקישורים חיצוניים
עריכה