Электромагнитные волны в проводящей среде

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]

Таким образом, по мере проникновения плоской электромагнитной волны в проводящую среду модули амплитуд Н , и bfn уменьшаются по экспоненциальному закону. Во всех точках среды, в том числе и на ее поверхности, напряженность электрического поля опережает по фазе напряженность магнитного поля на угол л/4. Кроме того, начальная фаза колебаний Я, и O изменяется пропорционально х. По мере проникновения волны в глубь среды колебания все более запаздывают по фазе по сравнению с колебаниями этих величин на ее поверхности. Расстояние, на котором фаза изменится на 2л, называется длиной волны и определяется из условия k IS — 2л или А, = 2лД. [c.7]

В хороших проводниках п 1 (см. (4.18)), и, следовательно, глубина проникновения электромагнитной волны в проводящую среду (толщина скин-слоя) й< к. [c.35]

Для определения местоположения дефектов (раковин, трещин и других отклонений от однородности состава и структуры) при неразрушающих испытаниях могут использоваться различные волновые процессы. Классическими примерами волновых процессов являются процессы распространения ультразвуковых и электромагнитных волн в среде без затухания. При распространении тепловых колебаний и электромагнитных волн в проводящей среде имеет место столь большое затухание, что соответствующие процессы переноса энергии можно рассматривать как процессы диффузии. Поскольку описанные простые процессы переноса имеют много общего, удобно в дальнейшем относить их и те процессы, которые можно разложить на совокупность таких процессов, к одной группе общих по своей природе волнообразных процессов. [c.332]

IV. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ [c.337]

V. МИКРОСТРУКТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ [c.339]

VI. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНОГО РАВНОМЕРНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ [c.341]

Фиг. 10,16. Одномерные электромагнитные волны в проводящей среде (макроскопическая модель). г (p)=p l у р)=а.

Фиг. 10.17. Одномерные электромагнитные волны в проводящей среде (микроскопическая модель).

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]

Рассмотрим процесс распространения электромагнитной волны в плазме, варьируя ее проводимость а. Один предельный случай — 0 = 0, т. е. среда не проводящая. Это означает, согласно (1 , что в = 8. В этом случае из (4) и (5) следует, что л = Т8, а X = 0. Таким образом, в непроводящей плазме не поглощается энергия распространяющейся волны. Однако очевидно, что непроводящая плазма есть абстрактная модель такую среду, строго говоря, нельзя вообще относить к плазме. [c.261]

Фиг. 10.18. Электромагнитные волны в бесконечно проводящей среде с по стоянным магнитным полем Во.

Задолго до создания лазеров были хорошо изучены типы колебаний в объемных резонаторах, широко используемых в сантиметровом диапазоне длин волн. Идеальный объемный резонатор представляет собой замкнутую полость с идеально проводящими стенками, в которой может находиться непоглощающая среда. Электромагнитное поле в таком резонаторе можно получить путем решения уравнений Максвелла с соответствующими граничными условиями. В результате оказывается, что поле в резонаторе может быть представлено как суперпозиция отдельных типов колебаний, или мод резонатора. Напряженность поля каждой моды изменяется гармонически во времени и имеет вид [c.282]

Поскольку функция pv не зависит ни от формы полости, ни от природы диэлектрической среды, рассмотрим для простоты прямоугольную полость с идеально проводящими стенками, равномерно заполненную диэлектриком (рис. 2.1). Расчет функции pv начнем с вычисления распределения стоячих электромагнитных волн, которое может существовать в этой полости. Согласно уравнениям Максвелла, напряженность электрического поля Е х, у, z, t) волны должна удовлетворять волновому уравнению [c.27]

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]

В технике СВЧ существуют приборы и устройства, использующие искусственное замедление электромагнитных волн с помощью периодических структур, создаваемых на проводящих электродах. Естественно ожидать, что подобного рода устройства, использующие замедляющие системы, найдут полезное применение в акустике и акустоэлектронике. В связи с этим мы исследуем распространение упругих и акустоэлектрических волн в кристалле с периодически неровной поверхностью. Такая система— один из наиболее известных примеров замедляющих структур (рис. III.И). Физическую причину замедления волн периодической структурой легко понять. Волна, распространяющаяся в среде со скоростью звука о, обтекает неровности, поэтому ее эффективная скорость s вдоль поверхности оказывается меньшей, чем So. Существует целый ряд работ, посвященных замедляющим структурам в электродинамике [72, 133] и акустике [61, 62, 134]. Мы рассмотрим некоторые сравнительно простые эффекты, ограничиваясь наиболее характерным случаем малых неровностей, когда высота неровностей а мала по сравнению с их периодом d и длиной волны в кристалле Ко. [c.141]

Для описания распространения волн в магнитоактивной плазме в предельном слз чае низких частот (ю Q) можно использовать магнитогидродинамическое приближение, т. е. рассматривать плазму как электрически нейтральный проводящий газ, находящийся в электромагнитном поле. При этом токами смещения допустимо пренебречь. Механическое движение плазмы в этом случае описывается как движение сплошной проводящей среды с помощью обычных гидродинамических переменных плотности р, скорости и и давления р. Переменные р,и,р связаны (см. 2 гл. I) уравнениями непрерывности [c.130]

Телеметрическая передача данных. Телеметрическая передача данных со снарядов, снабженных ядерными силовыми установками, усложняется наведенной ионизацией воздуха вокруг реакторного конца снаряда при движении его в атмосфере. Эта ионизация обусловлена столкновениями быстрых нейтронов с ядрами атомов воздуха (ударная ионизация), последующими столкновениями атомов, образованием вторичных электронов при комптоновскОм рассеянии у-фотонов, образованием пар электрон -f позитрон при поглощении фотона в электрическом поле ядра, атома или электрона, а также фотоэлектронами, образующимися в процессе атомного поглощения фотонов [34]. Орбитальные переходы электронов при ион-электронной рекомбинации дают излучения, частоты которых лежат в очень широких пределах однако в плотной атмосфере, т. е. при высотах меньше 30 миль, все возможные частоты достаточно высоки ((свыше 10 Мгц) и находятся в области видимого света. Более длинноволновое излучение будет возникать при возбуждении вращательных степеней свободы молекул для воздуха частоты такого излучения лежат выЩе 40 ООО Мгц. Излучение такого рода не будет являться помехой при телеметрической передаче данных, так как при такой передаче используются относительно низкие несущие частоты (от 100 до 3000 Мгц). Более серьезной проблемой является увеличение проводимости воздуха при увеличении плотности свободных электронов, так как достаточно хорошо проводящий воздух становится плохой средой для распространения электромагнитных волн любой частоты [35]. Уровень электронной и ионной плотности определяется динамическим равновесием скоростей перечисленных выше процессов и скорости процесса рекомбинации. При незначительной парциальной ионизации скорость рекомбинации зависит от ионной и электронной плотности И коэффициента рекомбинации, а следовательно, от плотности воздуха или высоты полета снаряда. [c.541]

В данном параграфе применительно к исследованию достаточно слабых одномерных волн в предварительно равновесной невозмущенной смеси несжимаемой жидкости с политропически-ми пузырьками представлен некоторый теоретический метод нелинейной волновой динамики, широко используемый для анализа как стационарных, так и нестационарных плоских одномерных волн в различных средах (гравитационные волны на поверхности воды, волны в вязком сжимаемом газе, волны в плазме, находящейся в магнитном поле, электромагнитные волны в проводящих средах и диэлектриках и др.). Этот метод основан на сведении анализа процесса к решению уравнений Буссинеска и Бюргерса — Кортевега — де Вриза (БКдВ), которые к настоящему времени подробно исследованы. [c.60]

Следует отметить два обстоятельства. Во-первых, может вызывать сомнение правомерность представления волновых процессов субмиллиметрового диапазона с помощью процессов в эквивалентных линиях и цепях. В этой связи следует упомянуть, что еще в работе [32] проф. М. С. Нейман показал возможность определения границ применимости таких представлений. Во-вторых, могла бы вызвать сомнение правомерность столь упрощенного представления процесса распространения электромагнитной волны в проводящей среде при действии постоянного магнитного поля. По-видимому, следовало указать, что такое представление справедливо только для грубых оценок порядка величины затухания. Вместе с тем автор показывает, что изменение напряженности постоянного магнитного поля может привести к изменению затухания волны от бесконечно большого до нулевого. Об этом говорилось также в работе [33]. В этом году установление явления прозрачности металлов для субмиллиметровых волн при наличии постоянного магнитного поля, сделанное д-ром физ.-мат. наук М. Я. Азбелем, признано открытием. [c.13]

Рассмотрим плоскую электромагнитную волну в полуограни-ченной проводящей среде с постоянными магнитной проницаемостью и удельной проводимостью. Ориентация векторов Е и Н указана на рис. 1-1. Среда в направлении Ох, совпадающем с направлением движения волны, простирается в бесконечность. Считаем также, что Е, Н и В представляют собой синусоидальные функции времени или рассматриваются их первые гармоники. Тогда электромагнитный процесс будет описываться уравнениями (1-9). [c.12]

Уравнения Максвелла описывают распространение электромагнитных волн в диэлектрической и проводящей средах. Эти электромагнитные волны должны переносить энергию, в противном случае их было бы невозможно обнаружить. Энергия, переносимая электромагнитной волной, описывается вектором Пойн-тинга S, который связан с вектррами напряженности электрического Е и магнитного Н полей соотношением [5, 7] [c.15]

Последовательная теория, описывающая распространение электромагнитных волн в проводниках, должна учитывать колебания свободных электронов, плотногть которых в металлах весьма высока. Однако основные оптические свойства металлов и других проводящих сред могут быть описаны на основе классической электромагнитной теории. [c.192]

В результате взаимодействия электромагнитных и гидродинамических явлений малые возмущения в проводящей среде при наличии магнитного поля распространяются в виде волн, свойства которых отличаются от свойств обычных звуковых или электромагнитных волн. Прежде всего, проводящая среда в магнитном ноле приобретает характерную анизотропию скорость распространения волн зависит от направления распространения по отношению к магнитному полю. Кроме того, в отличие от звуковых и электромагнитных волн, в магнитной гидродинамике волны в общем случае не являются ни продольными, ни поперечными. Волны малой aмпJ итyды в сжимаемой проводящей среде в присутствии магнитного поля рассматривались впервые в работах Помимо самостоятельного значения исследование поведения малых возмущений имеет непосредственное отношение к изучению волн конечной амплитуды и, в частности, ударных волн в магнитной гидродинамике. [c.9]

В гл. 10 описываются некоторые общие закономерности, связанные с распространением волновых или квазиволновых процессов. Рассматривая с позиции теории поля и теории цепей эти процессы, автор показывает, что существует определенное физико-математическое единство в распространении одномерных электромагнитных волн субмиллиметрового диапазона в среде без потерь и в проводящей среде с тепловыми потоками и продольными акустическими волнами в газах и жидкостях. Так, например, процессы передачи с помощью микроволновых тепловых процессов в жидкости будут аналогичны процессам передачи при частотах субмиллиметрового диапазона в металлах. В конце главы приведены цепи-аналоги для исследуемых процессов, которые могут использоваться для непосред-ственного моделирования на аналоговых вычислительных машинах. [c.13]

Рассмотрим влияние поверхностного эффекта на примере протекания переменного тока по шине прямоугольного сечения. При достаточно больших размерах шины ее можно рассматривать как полуограниченное металлическое тело с плоской поверхностью (полубесконечность), на которую падает плоская электромагнитная волна. Падающая волна частью отражается от поверхности проводящей среды, частью проникает в эту среду и поглощается в ней. Примем дополнительно, что магнитная проницаемость и удельное электрическое сопротивление р проводящей среды постоянны во всем исследуемом объеме. Значения комплексных амплитуд напряженности магнитного Н,п и электрического Ет полей для волны, прошедшей через плоскую поверхность полубесконечной среды, получены на основании решения уравнений Максвелла (3) и (4) при условии, что Н я Е — синусоидальные функции времени [22, 351 [c.6]

Хансен и др. [104, 105] разработали метод измерения затухания амплитуды и сдвига по фазе яшкроволнового луча в зависимости от концентрации электронов и частоты соударений в следе. Гребенка датчиков типа сфокусированного микроволнового зонда позволяет измерить как осевое, так и радиальное распределения концентрации электронов в следе. Но поскольку электроны превращают среду в проводящую плазму, способную отражать, поглощать и преломлять электромагнитные волны, успешное применение любых микроволновых приборов для диагностики плазмы зависит от наличия информации о взаимодействии электромагнитных волн с плазмой. Это взаимодействие особенно сильно проявляется, когда частота электромагнитных волн близка к плазменной частоте, которая пропорциональна корню квадратному из концентрации электронов. Измерения следа проводятся на баллистических установках, так как такие установки наиболее экономичны, позволяют тщательно контролировать начальные условия, а аппаратура размещена близко к траектории полета, где отношение сигнала к помехе более высокое. [c.146]

Наличие плотности тока J в уравнении (1.1.2) может быть связано с присутствием в среде проводящих материалов (например, металлов или полупроводников) или внепших источников (таких, как магнитные и электрические диполи, движущийся электрон). В некоторых случаях вектор J заранее не известен например, электрический ток, циркулирующий на поверхности металлического объекта при рассеянии на нем электромагнитной волны, сложным образом зависит от падающего и рассеянного излучений. Поскольку решение этих задач не является предметом изучения в данной книге, посвященной рассмотрению вопросов оптики, плотность тока J мы будем считать, как правило, известной величиной. При этом объемная плотность згфяда возникнет только за счет ненулевой дивергенции вектора J в соответствии с соотношением [c.11]

Рассмотренный выше спец. случай, когда преломленная волна отсутствует и наблюдается только О. в., возможен не только нри определенных конечных значениях параметров, характеризующих свойства среды, но и как предельный случай, когда один из параметров, от к-рых зависит скорость распространения волн в среде, стремится к бесконечности, т. е. очень велик по сравнению с значением того же параметра для другой из соприкасающихся сред. Напр., если величина, обратная сжимаемости, для одной среды очень велика по сравнению с такой же величиной для второй среды, т. е. если первую среду можно считать почти несжимаемой, то скорость распространения звука в ней — оо соответственно возрастает и толщина слоя среды, прилегающего к границе раздела, к-рый должен двигаться как целое под действием падающей на эту границу волны. Т. к. масса этого слоя также сильно возрастает, то вследствие инерции он будет оставаться почти неподвижным. Тогда можно считать, ято от поверхности ночти несжимаемой и поэтому практически неподвижной среды происходит полное О. в. Аналогично полное отражение электромагнитных волн может происходить при падении волны на хорошо проводящую металлич. поверхность. В этом случао металл ведет себя, как тело, обладающее очень большим е при е —. со общие ф-лы отражения и преломления волн приводят к полному О. в. [c.563]

В работе, опубликованной в 1908 г., Дж. Ми 191 на основе электромагнитной теории получил строгое решение для дифракции плоской монохроматической волны па однородной сфере произвольного диаметра и состава, находящейся в однородной среде. Эквивалентное решение той же проблемы было вскоре опубликовано Дебаем 120] в статье, оттюсящейся к давлению света (т. е. механической силе, вызываемой светом) на проводящую сферу. Затем различные аспекты этой проблемы рассматривались многими авторами ). [c.586]

Работы Колмогорова послужили основой всего последующего развития теории локальной структуры турбулентности и ее приложений в 40-х и 50-х годах текущего столетия. За этот период была изучена локальная структура не только поля скорости, но и полей концентрации пассивных примесей и температуры (включая случай температурно-стратифицированной тяжелой жидкости, в котором, благодаря появлению архимедовых сил, температуру уже нельзя считать пассивной примеськ ), давления и турбулентного ускорения. Полученные сведения о статистических свойствах мелкомасштабных компонент турбулентности нашли приложение к задачам об относительном рассеянии частиц и дроблении капель в турбулентной среде, об образовании ветровых волн на поверхности моря, генерации магнитного поля в турбулентном потоке проводящей ток жидкости и распределении неоднородностей электронной плотности в ионосфере, о пульсациях коэффициента прело.мления в атмосфере и создаваемых ими рассеянии и флюктуациях параметров распространяющихся электромагнитных волн и к ряду других интересных задач. [c.24]

ОБЪЁМНЫЙ ЗАРЯД, то же, что пространственный заряд. ОБЪЁМНЫЙ РЕЗОНАТОР электромагнитный, обычно замкнутая полость с хорошо проводящими стенками, внутри к-рой могут существовать свободные эл.-магн. колебания. Наиболее распространены О. р. цилиндрич., сферич. и тороидальной формы. Период собственных колебаний Т=2я1(й (tu — круговая частота) не превышает времени прохождения волны между наиболее отдалёнными стенками T ll с — скорость распространения света в заполняющей О. р. среде, обычно в воздухе, в вакууме). Поэтому в ДВ диапазонах О. р. оказываются слишком громоздкими I Х=сТ), и только начиная с СВЧ диапазона ( i lO—20 см) их применение технически оправдано. С другой стороны, именно в этом диапазоне колебат. системы с сосредоточенными параметрами становятся низкодобротными из-за больших омич, потерь пли потерь на излучение. [c.482]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...