Нормальные электромагнитные волны в среде

Нормальные электромагнитные волны в среде [c.53]

НОРМАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В СРЕДЕ 55 [c.55]

НОРМАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В СРЕДЕ 59 И дисперсионное уравнение (2.10) удобно записать в форме 2(0), 5)(8 у — 5 5у) — Д(и, у (0), ) = [c.59]

Нормальные электромагнитные волны в среде 83 преломления [c.83]

Из рис. 21 видно, что при учете запаздывания в окрестности пересечения ветви кулоновских экситонов и фотонов происходит изменение групповой скорости нормальных волн, что оказывается особенно существенным при рассмотрении их взаимодействия с фононами. Смешивание состояний, о котором идет речь, является отражением того очевидного факта, что нормальные электромагнитные волны в среде, особенно вблизи резонансов, существенно отличны от нормальных волн в вакууме. [c.337]

В связи с отсутствием общепринятой терминологии условимся называть экситонами элементарные возбуждения в кристаллах, подчиняющиеся статистике Бозе. При таком определении, очевидно, к числу экситонов относятся все нормальные электромагнитные волны в кристалле, которые на квантовом языке в случае достаточно слабого поглощения представляют собой не что иное, как фотоны в среде (включая сюда и продольные фотоны в среде — плазмоны) ). [c.21]

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]

Соотношения (4.31) показывают, что в неограниченной среде, описываемой уравнением состояния (4.23), распространение звуковой волны всегда сопровождается поглощением (мнимая часть 1/с (со)) и дисперсией (действительная часть l/ (со)), которые связаны между собой. Подчеркнем тот факт, что приведенный вывод дисперсионных соотношений (4.29) опирается только на аналитичность и ограниченность функции X (со) в верхней полуплоскости со, которые обусловлены условием причинности и стремлением среды к состоянию термодинамического равновесия. Справедливость соотношений (4.31) для функции ф(со)= 1/с(со)—1/соо, характеризующей волновой процесс в среде, кроме того, обусловлена наличием достаточно простой связи (4,30) между с(ш) и х((й), не приводящей к нарушениям аналитичности с (со) или 1/с (со). В более сложных случаях, например для электромагнитных волн в анизотропной плазме [29] или для нормальных звуковых и электромагнитных волн в слоистых средах [30], связь между параметрами среды и волновыми параметрами приводит к нарушению аналитичности последних, и дисперсионные соотношения в общем случае не имеют места. [c.55]

Итак, для отражения электромагнитной волны от оптически более плотной среды (по > ni) можно сделать следующие выводы если ф < фвр, то обе компоненты вектора Ej [т.е. (Ei)i и (El) II ] противоположны по фазе напряженности поля Е в падающей волне. Вспомним, что при решении частной задачи — отражении электромагнитной волны при нормальном падении на границу раздела — уже был получен исходный результат (см. 2.1). Теперь можно утверждать, что при отражении электромагнитной волны от оптически более плотной среды ( 2 > 1) происходит потеря полуволны (изменение на 71 фазы вектора Е в отраженной волне) не только при нормальном падении, но и при всех углах ср, меньших угла Брюстера. [c.91]

Различные моды нормальных волн в стержне возбуждают путем наклонного падения продольной волны из внешней среды, а крутильную волну — электромагнитно-акустическим методом (см. подразд. 1.3). [c.19]

В разд. 4.2 и 4.3 мы обсудили распространение электромагнитного излучения в анизотропных средах, используя метод независимых волн (нормальных мод). Эти нормальные моды характеризуются четко определенными состояниями поляризации и фазовыми скоростями они получаются диагонализацией тензора поперечной непроницаемости rii в (4.3.8). Любая волна, распространяющаяся в анизотропной среде, может быть представлена в виде линейной суперпозиции этих нормальных мод с постоянными амплитудами. Пусть [c.114]

Режим, характеризующийся постоянными р и /л. Исследуем электромагнитное поле в полубесконечной среде с постоянными магнитной проницаемостью и удельным электрическим сопротивлением. Проводящая среда с одной стороны ограничена плоской поверхностью, через которую проникает плоская электромагнитная волна. Векторы электрического и магнитного полей перпендикулярны друг другу и параллельны поверхности, ограничивающей среду. Линии электрического тока нормальны к вектору напряженности магнитного поля и совпадают с направлением вектора электрического поля. Электромагнитное поле распространяется из воздуха в полубесконечную среду в направлении, нормальном к поверхности среды. [c.16]

Целый ряд характерных особенностей процесса генерации волн комбинационных частот может быть выяснен при рассмотрении оптически изотропной среды (кубический кристалл или изотропная жидкость). Не ограничивая общности, выберем направление оси у так, чтобы Щ, = 0. Как и в линейной задаче о преломлении, здесь можно по отдельности рассмотреть электромагнитную волну с частотой сов, поляризованную нормально к плоскости падения и возбуждаемую компонентой = =, и волну с электрическим вектором в плоскости хг, возбуждаемую компонентой нелинейной поляризации РТ, параллельной этой же плоскости. [c.128]

В случае нормального падения электромагнитной волны -bj = 0). предполагая также, что магнитная проницаемость сред jij равна единице, мы будем иметь для обоих случаев поляризации волны Zj= 1/п , где л —показатель преломления /-й среды, и формулу (16.1) можно будет записать в виде [c.92]

В этом параграфе речь шла об электромагнитных волнах. Аналогичные явления — отражение и преломление — возникают и при падении на границу раздела сред волны иной физической природы. Например, для звуковых волн роль импеданса Z играет произведение рс плотности среды на скорость звука, и отражение будет происходить от границы между средами с различными рс. Если волна падает на границу раздела жидких или газообразных сред, в которых могут распространяться только продольные волны, расчет коэффициентов Френеля весьма прост, поскольку не требуется рассматривать волны различных поляризаций. Приравнивая звуковые давления и нормальные компоненты колебательной скорости по обе стороны границы раздела, можно получить формулы, аналогичные (7.9) [c.54]

В качестве примера рассмотрим отражение звуковых волн от плоской границы раздела двух различных жидких сред и аналогичную задачу об отражении электромагнитной волны от плоской границы двух диэлектрических сред. В акустическом случае граничными условиями будут непрерывность нормальных составляющих [c.12]

ПОМИМО продольного характера поляризации (го1 ц=0), ничем не отличается от произвольного макроскопического поля (разумеется, имеются в виду одинаковые значения ш и к). Кроме того, деление поля на продольное и поперечное в общем случае анизотропной среды и произвольного направления волнового вектора ни в какой мере не является естественным, так как в соответствующих нормальных волнах поле Е не является ни поперечным, ни продольным. Наконец, если речь идет о рассмотрении длинноволнового поля, то это рассмотрение (даже если нормальные волны делятся на продольные и поперечные) производится единым образом для полного поля на основе использования уравнений электродинамики. В связи со сказанным и вводятся механические экситоны, которые при отсутствии внешних источников распространялись бы лишь при пренебрежении действием не только длинноволнового поперечного электромагнитного поля, но и безвихревого макроскопического (длинноволнового) электрического поля. С точки зрения решения механической задачи это означает, что в уравнениях движения частиц среды при отсутствии внешних источников безвихревое макроскопическое поле (если оно не равно нулю) отбрасывается, [c.24]

Таким образом, в рассматриваемых нормальных волнах векторы индукции и при учете гиротропии, вообще говоря, перестают быть ортогональными. Это обстоятельство является следствием более общего заключения, которое было сделано в п. 3.2 и состояло в том, что при учете пространственной дисперсии векторы индукции в нормальных электромагнитных волнах в среде перестают быть ортогональными друг другу. [c.166]

Роль пространственной дисперсии в благоприятных слу-Ч31Х возрастает вблизи линий поглощения (резонансов), так К.1К при этом возрастает показатель преломления ге, а значит и параметр a k—anl. Именно такой случай хорошо известен для магнитоактивной плазмы (см. [6], 12). При этом возникают не только количественные изменения дисперсионных кривых, но и появляются гговые нормальные волны (при отсутствии пространственной дисперсии в анизотропной среде в данном направлении распространяются лишь две нормальные волны с данной частотой кроме того, в отдельных случаях может появляться продольная волна с определенной частотой и с равной нулю групповой скоростью). Появление новых волн возможно и в конденсированной среде. К их числу относятся уже упоминавшиеся продольные волны (для частот, на которых они отсутствуют, при пренебрежении пространственной дисперсией) и третья волна в гиротропной среде [5]. В негиротропной среде в принципе также могут появиться новые волны (помимо продольной), как это, по сути дела, следовало еще из теории нормальных электромагнитных волн в кристаллах, развитой Борном в 1915 г. (см. [14], стр. 108—122). В конкретной форме это заключение было сделано в работе [15] в применении к области экситонных линий. Однако в этой работе не учитывалось поглощение. Между тем вблизи дипольных линий, о которых только и шла речь в [15], поглощение в известных случаях столь сильно, что практически смазывает влияние пространственной дисперсии [5, 16, 17]. В этой связи попытки объяснить опыты с тонкими пленками антрацена [18, 19] влиянием новой волны, по всей вероятности, ошибочны [16, 17, 20]. Возможно, что наблюдавшиеся осцилляции интенсивности света, прошедшего через пленку, с изменением ее толщины объясняются зависимостью показателя [c.18]

Заканчивая рассмотрение вопроса о прохождении нормальных электромагнитных волн через кристаллическую среду при учете пространственной дисперсии, сделаем одно замечание, касающееся выбора корней дисперсионного уравнения для коэффициентов преломления нормальных волн п. . При учете пространственной дисперсии уравнение для определения величин п-1 остается фактически уравнением для (см. уравнение (6.4) для гиротропной среды и уравнение (7.4) для среды негиротропной). Следовательно, уравнения (6.4) и (7.4) определяют й лищь с точностью до знака. Ясно, что его надлежит выбирать таким образом, чтобы волны, возникшие на поверхности кристалла, затухали в глубь кристалла. Если же затухание не учитывается и, например, все и, имеют вещественные значения, то при выборе знака для щ — и, можно воспользоваться соображениями, изложенными в пп. 3.2, 3.3 и 7.2 [c.276]

Более общий подход к изучению законов отражения и преломления электромагнитной волны может быть осуществлен на основе уравнений Максвелла (см. 2.1). Однако уравнения Максвелла были выведены для областей пространства, в которых физические свойства среды (характеризующиеся величинами е и р) непрерывны. В оптике же часто встречаются случаи, когда эти свойства резко меняются на одной или нескольких поверхностях, поэтому необходимо вводить граничные условия. Выше мы отмечали (см. 2.1), что при отсутствии поверхностных токов и свободных поверхностных зарядов на границе раздела уравнения Максвелла должны удовлетворять гранич[1ым условиям, т. е. равенству тангенциальных составляющих векторов Е и Н. Отношение нормальных составляющих обратно пропорционально соответствующим значениям е или р, т. е. г Ет = г2Е2п, р Ящ = ргГ/гп- Так как в оптике обычно Р1 = Ц2=Г то нор.мальные составляющие вектора Н равны Я]т =//2)2. [c.11]

Узел акустического прпбора для неразрушающего контроля, содержащий преобразователь (преобразователи) электромагнитных колебаний в упругие и обратно, называют искателем. Ниже описаны конструкции типовых пьезоэлектрических искателей, получивших наибольшее распространение. На рис. 25, а представлен нормальный совмещенный искатель. ГГьезопластина (пьезоэлемент) 1 приклеена илп прижата к демпферу 2. Между пьезопластпной и средой 5, в которую производится излучение УЗК, может располагаться несколько тонких промежуточных слоев — один или несколько протекторов 3 и прослойка контактной смазки 4. Искатель размещен в корпусе 6. Выводы 7 соединяют пьезопластину с электронным блоком дефектоскопа. Для ввода ультразвуковых волн под углом к поверхности пли возбуждения сдвиговых, поверхностных, нормальных волн путем трансформации из падающей продольной волны в конструкцию введена призма 8 (рис. 25, б). В зависимости от назначения можно использовать различные конструктивные варианты основных типов искателей. [c.179]

ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ — яасто применяемый на практике (при сопоставлении коэффициентов отражения разных сред или одной среды для различных длин волн) термин, обозначающий величину коэфф. отражения электромагнитных волн г при нормальном падении на границу раздела сред. В этом случае г = Гр = г -, где Гр и г., — коэфф. отражения для волн с колебаниями электрич. вектора, лежащими в плоскости падения и перпендикулярными ей (см. Отражение света). [c.562]

Отражение и преломление волн возникают вследствие того, что на границе раздела должны соблюдаться определенные соотношения (граничные условия) между величинами, характеризующими волны в первой среде (падающую и отраженную) и во второй среде (преломленную). Напр., отражение и преломление звуковой волпы на границе между двумя различными газами или жидкостями возникает вследствие того, что дпе сроды имеют либо различную плотность, либо различную сжимаемость (либо и то и другое одновременно). Граничные условия в этом случае требуют, чтобы па границе раздела были равны давления в обе-пх средах и нормальные к границе раздела составляющие скорости частиц сроды в общем случае эти условия мо1 ут быть соблюдены только при наличии падающей п отраженной волн в первой среде и преломленной во второй. Отражение и преломление электромагнитной волпы на границе раздела между двумя пе обладающими электропроводностью средами возникает вследствие того, что у них различны либо диэлектрическая е, либо магнитная ц проницаемости (либо е й 1 различны одновременно). Граничные условия в этом случае требуют, чтобы на границе раздела были равны тангенциальные составляющие напряженностей элоктрич. и магнитного полей в общем случае могут быть соблюдены только при наличии всех трех волн. По в споц. случаях граничные условия могут удовлетворяться и при наличии только двух волн падающей и отраженной или падающей и преломленной, т. е. может происходить О. в. без преломле1П1я, либо преломление без О. в. [c.562]

Фазовые скорости, большие с. Когда частота со внешнего воздействия (представляющего собой свет, т. е. электромагнитное излучение) меньше резонансной частоты со о, мы имеем приведенный выше результат. Из него следует, что фазовая скорость меньше с, длина волны меньше длины волны в вакууме и возрастание частоты вызывает увеличение показателя преломления. Такое изменение показателя преломления с частотой называется нормальной дисперсией. Если же сместиться в область ультрафиолета, где частота внешнего воздействия больше резонансной частоты, то величина пз—1, как это видно из (78), станет отрицательной (га меньше единицы). Если лежит между нулем и единицей, мы опять имеем нормальную дисперсию. Но в этом случае фазовая скорость больше с, длина волны больше длины волны в вакууме и увеличение частоты приводит к возрастанию показателя преломления (когда частота станет в конце концов очень большой, то п приблизится к едннице и среда будет вести себя подобно вакууму). В частотном диапазоне вблизи резонансной частоты соо— /2Г< со<Ссоо+72Г показатель преломления уменьшается с возрастанием со. Это область аномальной дисперсии. [c.173]

При заданных частоте ш и направлении распространения может существовать несколько нормальных волн (индекс I), отличающихся своей поляризацией (вектором Ец (о), в)) и показателем преломления 8). Нормальные волиы, которые могут распространяться в данной среде, весьма полно характеризуют электромагнитные свойства этой среды. Однако было бы нерационально, вообще говоря, выбрать именно величины о( и /г, в качестве основных (первичных) характеристик в оптике кристаллов. Такими характеристиками среды являются компоненты комплексного тензора диэлектрической проницаемости [c.11]

Обратим внимание на такое обстоятельство. В случае акусто-электромагнитных волн число граничных условий равно числу нормальных волн в обеих граничных средах. Например, при свободной границе мы имеем пять нормальных волн в пьезокристалле, две ветви электромагнитных волн различной поляризации в вакз уме. Уравнения (1.1) дают четыре граничных условия для компонент полей, а (1.2) — три механических условия. При акустическом контакте двух сред суммарное количество нормальных волн и соответственно граничных условий равно десяти. Это означает, что число неизвестных амплитуд отраженных [c.44]

Область частот Г. соответствует частотам электромагнитных волн дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов (т. н. сверхвысоким частотам — СВЧ). Частоте 10 Гц в воздухе при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре соответствует длина волны Г. 3,4 10 см, т. е. одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих условиях. Упругие волны могут распространяться в среде только при условии, что их длины заметно больше длины свободного пробега в газах или больше межатомных расстояний в жрщко-стях и твёрдых телах. Поэтому в газах (и, в частности, в воздухе) при нормальном атмосферном давлении гиперзвуковые волны не распространяются. В жидкостях затухание Г. очень велико и дальность распространения мала. Сравнительно хорошими проводниками Г. являются твёрдые тела в виде монокристаллов, но гл. обр. при низких темп-рах. Так, напр., даже в монокристалле кварца, отличающемся малым затуханием упругих волн, продольная гиперзвуковая волна с частотой 1,5 10 Гц, распространяющаяся вдоль оси X кристалла при комнатной темп-ре, ослабляется по амплитуде в 2 раза на расстоянии всего в 1 см. В монокристаллах сапфира, ниобата лития, железо-иттрие-вого граната затухание Г. значительно меньше, чем в кварце. [c.86]

Гиперзвук — это тот же ультразвук. Разница только в том, что благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшим, чем в области ультразвуковых колебаний, длинам волн гиперзвук по-иному взаимодействует со средой. Это взаимодействие осуществляется уже на уровне элементарных частиц. Гиперзвук характеризуется частотами, соответствующими частотам электромагнитных колебаний дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов (это все сверхвысокие частоты, СВЧ). Гиперзвуковой частоте 10 герц в воздухе соответствует длина волны 3,4-10 сантиметра, она одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих условиях. А мы уже знаем, что условием распространения высокочастотных упругих колебаний в среде является такое соотношение между длиной волны и длиной свободного пробега, при котором длина волны заметно больше длины пробега (а в жидких и твердых средах — больше межатомных расстояний). Поэтому в газах при нормальном атмосферном давлении гиперзву-ковые волны практически не распространяются. В жид- [c.42]

В основе действия квантовых усилителей и генераторов лежит так называемое отрицательное поглощение. Сущность его заключается в том, что на поглощающую систему, содержащую некоторое количество возбужденных атомов, падает квант, соответствующий по значению кванту, который должен излучиться при переходе возбужденных атомов в нормальное состояние, и тогда из системы в одном направлении выйдут два кванта. Вместо того, чтобы поглотиться, падающий квант вынуждает излучиться второй квант, совпадающий с ним по частоте и направлению движения, т. е. создает вынужденное или индуцированное излучение. При этом испускаемая, т. е. генерируемая, световая волна оказывается точно в фазе с волной, которая была причиной ее возникновения. Вещество, содержащее большое количество атомов в возбужденном состоянии — активное вещество , — получается подачей электромагнитной энергии на длине волны, отличающейся от длины волны вынужденного излучения. Этот активизирующий процесс называется оптической накачкой. Таким образом, атомы переводятся в возбужденное состояние оптической нак -жой. Чтобы вынужденное излучение преобладало над поглоихетием, большинство атомов должно находиться в возбужденном состоянии. Активная среда помещается в резонатор, представляющий собой систему, подобную эталону Фабри и Перо. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...