Диэлектрики и электромагнитные волны

Пусть решетка расположена в среде, состоящей из нескольких диэлектрических слоев, причем образующие их граничных плоскостей параллельны плоскости хОу. Если нормаль к фронту падающей на решетку плоской волны лежит в плоскости, перпендикулярной проводникам (т. е., если а = 0), то уравнения Максвелла по-прежнему допускают раздельное рассмотрение двух поляризаций а) случая, когда магнитное поле параллельно проводникам (Я-поляризация) и б) случая, когда вектор электрического поля параллелен проводникам (f-поляризация). Поляризации при наклонном падении разделяются и при наличии импедансных граничных условий на элементах решетки. В общем случае (а Ф 0) при падении на решетку с диэлектриком плоской электромагнитной волны определенной поляризации в прошедшем и отраженном полях возникают волны обеих поляризаций. [c.14]

Волновое сопротивление диэлектрика Zg, т. е. отношение модулей напряженностей полей электрического Е и магнитного И электромагнитной волны в диэлектрике (2о= /Я), определяется [c.111]

Как и в диэлектриках, распространение электромагнитных ВОЛН в металлах описывается уравнениями Максвелла [c.441]

Действительно, уменьшение излучательной способности будет не беспредельно и, достигнув определенной величины, вновь начнет возрастать. Об этом свидетельствуют многие экспериментальные данные по степени черноты, полученные в зависимости от температуры для ряда тугоплавких соединений. Объяснение такого рода дает классическая электродинамика, рассматривающая излучение как результат взаимодействия электромагнитной волны с веществом. Если сообщить металлу и диэлектрику одинаковое количество тепловой энергии, то в металле энергия расходуется на возбуждение электронов и, следовательно, ведет к росту интенсивности излучения в диэлектрике часть энергии идет на изменение величины дипольного момента, т. е. наблюдается относительное уменьшение излучательной способности. Такой [c.66]

По-прежнему ограничимся случаем плоских волн. Рассмотрим нормальное падение волны на границу раздела, а затем исследуем наклонное падение и выведем законы отражения и преломления электромагнитных волн. Введем основные понятия и обозначения и получим фазовые и амплитудные соотношения на границе раздела двух диэлектриков (формулы Френеля). Используя полученные соотношения, решим ряд задач, научное и прикладное значение которых весьма велико. Распространяя метод на случай границы раздела диэлектрик — проводник, получим основные сведения об электромагнитной волне в проводящей среде. В заключение рассмотрим возникновение светового давления. Таким образом еще раз убедимся, что теория Максвелла позволяет получить информацию о весьма разнообразных физических явлениях. [c.71]

Две встречные волны могут возникать различными способами. Наиболее простой и часто встречающийся случай — это отражение при нормальном палении электромагнитной волны от плоской поверхности идеального проводника (см. 2.5) или диэлектрика с большим показателем преломления. [c.76]

Анализ проведенных опытов позволяет ответить на вопрос, имеющий прямое отношение к взаимодействию излучения и вещества. В стоячей электромагнитной волне пучности векторов Е и Н пространственно разделены, и, следовательно, в принципе можно установить, какой из них ответствен за фотохимическое действие. В этих опытах свет отражался от металлической поверхности, которая, как уже указывалось, эквивалентна в смысле отражения диэлектрику с очень большим показателем преломления. Поэтому на границе раздела происходит изменение фазы вектора Е на п. [c.78]

Проникновение электромагнитной волны внутрь металла неизбежно приводит к возникновению тока проводимости j = оЕ и соответствующих потерь на джоулеву теплоту. Поэтому при построении теории будем, как и прежде, исходить из уравнений Максвелла, но учтем теперь члены, описывающие электропроводимость среды (j 0), тогда как при исследовании диэлектриков мы ими пренебрегали. [c.100]

При формулировке основных положений теории необходимо прежде всего учесть наличие поглощения электромагнитной волны, которое ранее никак не учитывалось. При рассмотрении явлений на границе двух диэлектриков мы исходили из соотношения + = 1 И считали, что сумма потоков энергии для отраженной и преломленной волн равна потоку падающей энергии. [c.100]

Из изложенной кратко теории Максвелла следует, что электромагнитное возмущение должно распространяться в диэлектрике со скоростью V = с/ / ер,. Для вакуума е = р, = 1, т. е. скорость распространения в нем электромагнитной волны с = 3-10 м/с, другими словами, она совпадает со скоростью света. Это основное заключение привело Максвелла к мысли, что свет представляет собой электромагнитное явление. Написанное выше соотношение Максвелла и = позволяет определить также фазовую скорость [c.39]

Итак, пусть на границу раздела двух изотропных однородных диэлектриков падает плоская электромагнитная волна. В таком случае, как показывает опыт, от границы раздела диэлектриков будут распространяться две плоские волны — отраженная и преломленная. [c.471]

Важнейшим выводом теории Максвелла явилось положение, согласно которому скорость распространения электромагнитного поля в вакууме равняется отношению электромагнитных и электростатических единиц силы тока второй, не менее важный вывод гласил, что показатель преломления электромагнитных волн равняется У ер, где е — диэлектрическая, ар — магнитная проницаемости среды. Таким образом, скорость распространения электромагнитной волны, в частности света, оказалась связанной с константами вещества, в котором распространяется свет. Эти константы первоначально вводились в уравнения Максвелла формально и имели чисто феноменологический характер. Напомним, что в механической (упругой) теории никакой связи между оптическими характеристиками среды (скорость света) и ее механическими свойствами (упругость, плотность) установлено не было. Известно, что для целого ряда газообразных и жидких диэлектриков соотношение Максвелла п = Уе х е (ибо р. близко к 1) выполняется достаточно хорошо [c.539]

Проникновение электромагнитной волны внутрь металла приводит к возникновению тока проводимости ] = аЕ и соответствующих потерь на джоулеву теплоту. Поэтому при рассмотрении данного вопроса на основе теории Максвелла задача сводится к учету проводимости металла, которой при исследовании диэлектриков мы пренебрегали. Следует отметить, что полная электронная теория металлов, описывающая все их оптические свойства, должна быть квантовой. [c.25]

При формулировке основных положений теории необходимо в первую очередь учесть поглощение электромагнитной волны, чего мы не делали при рассмотрении диэлектриков, предполагая, что сумма потоков энергии для отраженной и преломленной волн всегда равна потоку падающей энергии. Однако любая среда в большей или меньшей степени поглощает электромагнитное излучение, что ведет к затуханию электромагнитной волны, амплитуда которой будет постепенно уменьшаться. Для волны, распространяющейся вдоль оси 2, в слое малой толщины 2 поглощается определенная часть падающего света, пропорциональная толщине слоя (И——кМг. В соответствии с этим интенсивность света убывает по мере проникновения в поглощающую среду по закону [c.26]

Волновое сопротивление диэлектрика 2о, г.е. отношение модулей напряженностей полей электрического Е и магнитного Н электромагнитной волны в диэлектрике (1о=Е/Н), определяется выражением [c.88]

При рассмотрении распространения излучения как электромагнитной волны обычно особое внимание уделяют плоским волнам, главным образом из-за простоты решения уравнений Максвелла в этом случае. Основная задача проводимого ниже анализа решения уравнений Максвелла состоит в том, чтобы показать, каким образом распространение излучения может быть представлено в виде движущихся плоских волн и как результаты этого подхода могут быть использованы при изучении процесса отражения излучения от поверхностей. Ниже будет рассмотрено распространение плоских волн как в идеальном диэлектрике (т. е. в непроводящей среде), так и в проводящей [c.10]

Электромагнитные волны. Распространение электромагнитных волн в диэлектрика сопровождается поляризацией материала, в результате которой асимметрия (полярность) электронного облака внутри элементарной ячейки увеличивается и появляются внутренние деформации. Тензор деформаций etj в первом приближении линейно связан с вектором поляризации [c.513]

Воробьев П. А., Малютин Н. Д., Федоров В. Н. Эффект регулирования фазовой и групповой скорости квази-Т-волн в направляющих двухпроводных системах с неоднородным диэлектриком и неодинаковой длиной в области электромагнитной связи.— В кн. Измерительные комплексы и системы.—Томск, 1981, ч. 1, с. 114—116. [c.159]

Сравнивая оптические свойства диэлектриков и металлов, следует отметить, что свободные электроны в металлах приводят к практически полному отражению электромагнитных волн от поверхности металлов, чем и объясняется их характерный блеск. Напротив, электромагнитные волны оптической частоты легко проникают в диэлектрики, причем большинство диэлектриков оптически прозрачны (окраска и непрозрачность некоторых из них объясняются наличием поглощающих свет ионов и примесей или рассеянием света на неоднородностях структуры). [c.11]

Ковалентные кристаллы полупроводников (типа кремния) в отличие от ионных кристаллов — диэлектриков —прозрачны в инфракрасной области спектра, так как энергия квантов этой частоты недостаточна для возбуждения свободных электронов. Поэтому кремний и германий па частотах 10"—10 Гц используются как весьма совершенные и прозрачные материалы оптических элементов инфракрасной техники. Следовательно, эти типичные полупроводники в определенном частотном диапазоне играют роль весьма совершенных диэлектриков, в то время как обычно применяемые в оптике стекла и ионные кристаллы в инфракрасной области сильно отражают и поглощают электромагнитные волны (в этом диапазоне находятся собственные частоты колебаний кристаллической решетки). [c.17]

В последние годы техника связи, приборостроение, электроника и вычислительная техника все в большей степени осваивают оптический диапазон частот электромагнитных волн. В соответствующих устройствах наряду с полупроводниками широко применяются различные диэлектрики, в том числе и с управляемыми оптическими параметрами. [c.26]

Характеристическая частота процессов установления ионной упругой поляризации определяется во всех случаях собственной частотой колебаний ионов или атомов и лежит в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. Поэтому с общей точки зрения ионную упругую поляризацию называют инфракрасной , в то время как электронная упругая поляризация классифицируется как оптическая . Поскольку характеристическая частота оптической поляризации в тысячи раз выше, чем частота инфракрасной, то эти виды поляризации могут рассматриваться (в первом приближении) как независимые друг от друга процессы поляризуемости складываются линейно без взаимного искажения. Разумеется, это справедливо лишь в слабых электрических полях, когда колебания гармонические, т. е. если диэлектрик является линейным. Обобщенная модель инфракрасной поляризации включает в себя как модели жесткого и мягкого иона, так и встречающуюся в литературе модель атомной поляризации. Отметим, что и дипольная упругая поляризация приводит к диэлектрической дисперсии в инфракрасном диапазоне частот, поэтому для определения механизма поляризации требуются сведения о структуре диэлектрика. [c.68]

Поэтому все дальнейшие результаты 2 для электромагнитных волн в вакууме справедливы для диэлектрика, но с заменой 8о->е. Это приводит лишь к изменению скорости волн. Из уравнений (2.8) и (2.9) с заменой Ео-> е для скорости электромагнитных волн в диэлектрике получаем выражение [c.88]

Заряженная ча-стица, двигаясь внутри диэлектрика. с постоянной скоростью, создает вдоль своего пути локальную поляризацию его атомов. Сразу же после прохождения заряженной частицы поляризованные атомы возвращаются в исходное состояние и излучают электромагнитные волны. При определенных условиях эти волны складываются и наблюдается излучение. Это явление получило название эффекта Вавилова —Черенкова. [c.142]

Какая минимальная толщина диэлектрика предотвратит отражения при нормальном падении и какой проводимостью должен в этом случае обладать диэлектрик [Поглощение электромагнитной волны, проходящей через материал с малыми потерями, т. е. с проводимостью a e soO), пропорционально ехр(—М) для толщины d здесь А = [XfXo/e eo.] [c.48]

Вообще, несмотря на то, что звуковые волны в газах и жидкостях и электромагнитные волны (в частности, световые) пе только совершенно различны по своей природе, но принадлежат к разным типам волн (первые — продольные, а вторые — поперечные), в отражении и преломлении звуковых волн на границе раздела двух газов или жидкостей и электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектриков (или магпитодиэлектриков, когда х > 1) много общих черт. Конечно, явления поляризации, сопутствующие отражению и преломлению электромагнитных волн на границе двух диэлектриков, не имеют аналога при отражении и преломлении звуковых волн на границе газов и жидкостей, поскольку эти волны — продольные и поляризация им не свойственна. Однако если рассматривать два частных случая отражения и преломления плоскополяризованных электромагнитных волп, ие сопровождающихся изменением характера 19 [c.563]

Но тождество (2.3) выполняется (при произвольном значении t), если О) = a>i = шз. Этого и следовало ожидать, поскольку нет никаких физических причин для изменения частоты при отра-нсении или преломлении света на границе раздела двух диэлектриков. Следует иметь в виду, что при взаимодействии с веществом очень сильной электромагнитной волны очевидное соотношение м = oi = шз может не выполняться. Это одна из ключевых проблем нелинейной оптики, получившей существенное развитие за последнее время. Рассмотрение некоторых исходных положений этой науки см. в 4.7. [c.73]

В оптических и инфракрасных спектрах антиферромагнетиков имеются особенности, обусловленные магнитным упорядочением и участием магнонов в поглощении (или рассеянии) электромагнитных волн. (Вопросы спектроскопии антиферромагнетиков освещены в [4, 7, 25].) Электроднпольное поглощение в длинноволновой инфракрасной области, связанное с одновременным рождением двух магнонов (двухмагнонное поглощение), иллюстрирует рис. 28.9, Особенностью оптических спектров поглощения антиферромагнитных диэлектриков является наличие дополнительных полос поглощения, [c.649]

Низкую электрическую прочность имеют все влажные диэлектрики, и особенно пигцевые продукты мясо, рыба, картофель, овощи. Для тепловой обработки этих продуктов используются ча-стоты 433, 915 и 2375 МГц, относящиеся к дециметровому диапазону длин электромагнитных волн [30]. [c.305]

Методика и измерительная техника микрорадиоволновых испытаний. Диапазон микрорадиоволн относится к участку электромагнитного спектра 3X 10 3х т. е. диапазону миллиметровых волн. В качестве источников микрорадиоволн используются различные типы генераторов отражательные клистроны, магнетроны, лампы обратной и бегущей волн, полупроводниковые генераторы (диоды Гана, лавинопролетные диоды). Выбор того или иного типа генератора обуславливается требуемой генерируемой мощностью и их габаритами. Исследования, проведенные ранее [34], показали, что для контроля изделий с малыми потерями, т. е. для сравнительно хорощих диэлектриков, не требуется большой мощности излучения. Поэтому отражательные клистроны, имеющие мощность излучения порядка 22 мВт, получили [c.132]

Таким образом, в слабых Электрических полях поляризация диэлектрика пропорциональна напряженности электрического поля. При воздействии на среду гармонической электромагнитной волной Е = А QS (wt — Kz) поляризация диэлектрика изменяется во времени по закону р = ро os at с той же частотой, что и частота падающей электромагнитной волны. Изменение поляризации во времени определяется изменением электрического момента диполей, поэтому в диэлектрике возникает переизлученное поле той же частоты. [c.75]

Прозрачность оказалась понятием относительным. Вероятно, абсолютно непрозрачных тел в природе вообще не существует. Так большинство диэлектриков, поглощая световые волны, прозрачны для радиоволн, гамма- и рентгеновских лучей. Металлы непрозрачны для электромагнитных волн (лишь очень жесткие рентгеновские и гамма-лучи проникают сквозь сравнительно небольшие толщи металла), но они обладают хорошей прозрачностью для ультразвуковых колебаний. Даже земной шар оказывается прозрачным для потока нейтрин. [c.62]

Воздействие света на прозрачные тела. При не слишком высоких интенсивностях световой волны поглощение света, как и других электромагнитных волн, в прозрачнь1Х диэлектриках очень мало оно объясняется гистерезисными потерями в течение цикла поляризации. Термодинамическая природа такого поглощения аналогична природе поглощения акустических волн в (почти) упругом теле. Когда напряженность поля в световой волне становится сравнимой с напряженностью внутреннего поля в данном теле (а в некоторых случаях и еще раньше), вступают в игру разнообразные,микрофизические процессы, которые в зависимости от конкретных условий могут играть различную роль ). Дадим весьма краткое описание некоторых возникающих при этом нелинейных процессов с феноменологической точки зрения. [c.515]

При взаимодействии электромагнитной волны со связанными электронами диэлектрика отклик среды зависит от оптической частоты со. Это свойство, называемое хроматической дисперсией, проявляется как частотная зависимость показателя преломления и (со). Возникновение хроматической дисперсии связано с характерными частотами, на которых среда поглощает электромагнитное излучение вследствие осцилляций связанных электронов. Вдали от резонансных частот среды поведение показателя среды хорошо описывается уравнением Селлмейера [51] [c.15]

Оптическая поляризация, как уже указывалось в 3.1, обусловлена упругим смещением электронов (главным образом — валентных) относительно ядер. Однако длина электромагнитной волны на оптических частотах (v 10 = Гц, >. 0,3 мкм) в 0 — 0 раз превышает размеры элементарной кристаллической ячейки. Поэтому оптические электромагнитные волны не возбуждают отдельные атомы, а индуцируют в диэлектрике вторичные волны электронной плотности — оптоны, охватывающие сотни и тысячи упорядоченно расположенных атомов. Это следует из закона сохранения квазиимпульса р = /гк, где к — волновой вектор, модуль которого определяется длиной волны /г = 2л//., [c.83]

В результате взаимодействия с оптонами электромагнитные волны в кристаллах замедляются в п = у е пт раз, а также отражаются от диэлектрика R— n—1)2/(п+ ) , где п — коэффициент оптического преломления и R — модуль коэффициента отражения. [c.83]

На рис. 3. 2 сравнивается дисперсия света в различных средах. В вакууме Д"сперсии иет и о) = с/е, где с — скорость света. В диэлектрике с исключительно оптической поляризацией при всех частотах, включая оптический диапазон, скорость электромагнитных волн уменьшается в ]/е пт раз (v = ln), а закон дисперсии вплоть до УФ-волн имеет вид a — kln. При дальнейшем повышении частоты происходят, во-первых, индуцированные светом электронные переходы и возникает широкая область поглощения (см. рис. 3.12,6). Кроме того, в УФ-об-ласти электронная поляризация уже не успевает изменяться со скоростью электромагнитного поля, так что для достаточно жесткого излучения коэффициент [c.83]

В технике СВЧ используются диэлектрические материалы различного типа полимеры, слоистые пластики, ситаллы, ерамика, монокристаллы. Диапазон технического применения этих материалов весьма широ,к. В настоящем параграфе, однако, рассматриваются только такие диэлектрики, которые существенно уменьшают габариты СВЧ-электронных схем, т. е. диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью (е>30). Эффект миниатюризации основан на гом, что длина электромагнитной волны в диэлектрике сокращается в j/ е раз, при этом планарные размеры микросхемы СВЧ уменьшаются соответственио в Е раз. Диэлектрики с высокой проницаемостью применяются в технике СВЧ в качестве диэлектрических резонаторов, подложек микросхем, фильтровых конденсаторов, нелинейных и управляющих элементов и др. Очевидно, такие диэлектрики во много.м определяют развитие СВЧ-микроэлектроники [31]. [c.88]

Заметим, чго приведенные выше рассуждения аналогичны тем, которые использовались для ударных электромагнитных волн в нелинейном шгнетике или диэлектрике, где роль кривой а(е) иг йет зависимость между магнитным потоком и током [Гапонов-Грехов и др., 1967]. Далее мы йссмотрим некоторые примеры. [c.59]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...