Электромагнитные волны в реальных диэлектриках. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Электромагнитные волны в реальных диэлектриках.



       Для реальных диэлектриков . (1)

Используя неравенство, скобку можно представить в виде ряда Маклорена:

     (2)

       Ограничиваясь тремя элементами разложения, пренебрегая всеми остальными, получаем:

(3)

Приравнивая реальную и мнимую части, получим:

(4,5)

Используя выражение для b, получим:

  (6)

 

V о — скорость света в среде.

       Из результатов следует, что параметры плоской волны в реальных диэлектриках мало отличаются от параметров в среде без потерь. Постоянная затухания l в реальных диэлектриках является очень малой величиной и в первом приближении не зависит от частоты. В реальных диэлектриках дисперсионные свойства проявляются слабо.

 

 

Косинус j можно исключить:    

       Если сравнить коэффициенты Френеля для нормальной и параллельной поляризации, то можно отметить, что для разных поляризаций коэффициенты Френеля различны.

       Получим выражения для результирующего поля в первой и второй средах для параллельной поляризации:

, х £ 0   (20)

, х £ 0           (21)

, х ³ 0                (22)

, х ³ 0                               (23)

В том случае, если плоская волна падает по нормали к плоскости раздела, понятие плоскости падения теряет смысл. В этом случае углы падающий, отраженный и преломленный равны нулю и выражения для коэффициентов Френеля упрощаются:

 

Электромагнитные волны в реальных металлах.

 

       В проводящих средах . Общее выражение:

       (1)                                 (2)

       Пренебрегая единицей, получим (  линейноым образо зависят от частоты):

  (3)

       b и a не линейно зависят от w, следовательно, с изменением w они будут существенно изменяться.

       Получим выражение для фазовой скорости:

  (4)       и для длины волны:         (5)

 

       Характеристическое сопротивление:            

 

пренебрегая единицей, получим:   (6)

       Представим  в виде реальной и мнимой частей:

 

    (7)

Медь

V ф= V Э=421 м/сек

l=4,21*10-6 м

zс=3,74*10-4 Ом

Вакуум

V ф= V Э=3*108 м/с

l=300 м

zc=120p=377 Ом

 

      

 

Сравним параметры плоских волн в вакууме и меди при частоте f =1МГц.

В реальных проводниках электромагнитные волны испытывают сильное поглощение. Так в меди с f = 1МГц на пути в 1 мм затухание составит:

    (8)

       Металлы следует использовать при экранировании в переменном

электромагнитном поле.

Характерные параметры для проводящих сред.

       Расстояние, на котором амплитуда волны уменьшается в е раз, называется

глубиной проникновения d, т.е.

; (1)

 

       В общем случае:          (2)

       или для проводящих сред:

 

        (3)

 

       Отсюда следует, что w­®d¯

 

Поляризация волн.

Для описания ориентации волн в пространстве вводят понятие поляризации. Под плоскостью поляризации подразумевают плоскость, проходящую через направление распространения волны и параллельно вектору .

      (1)

   (2)

       Для того чтобы проанализировать возможные случаи поляризации рассмотрим следующие решения. Пусть плоская волна представляет собой композицию решений из (1) и (2), которые также являются решением уравнения Гельмгольца.

                (3)

1. Пусть слагаемые в соотношении (3) синфазные, т.е. ; ;

.

Тогда результирующий вектор , а стало быть, и плоскость поляризации оказываются повернутыми на угол Q относительно оси x, причем положение плоскости поляризации в процессе распространения волны остается неизменным.

2. Пусть слагаемые равны по амплитуде, а по фазе отличаются на 90°:

 

, ,

       тогда получим:

       Определим положение угла Q:  

       В этом случае положение плоскости поляризации изменяется во времени и пространстве. Если зафиксируем некоторую плоскость, то вектор будет вращаться со скоростью V, и его конец будет описывать окружность. Если зафиксируем время, то вектор будет описывать спираль вдоль оси z. Этот случай поляризации называется круговой, т.е. в процессе распространения плоскость поляризации вращается. Это был случай левой поляризации. Для получения правой поляризации надо, чтобы

, .

       Условием круговой поляризации волны является временная и пространственная квадратура составляющих в соотношении (3). Компоненты должны быть взаимно ортогональны и должны отличаться по фазе на 90° и должно выполняться условие равенства амплитуд. В том случае, когда одно из условий не выполняется, имеем эллиптическую поляризацию. В любой фиксированной плоскости вектор Е движется по эллиптической замкнутой кривой. Степень поляризации характеризуют отношением большой оси к малой.

 



Поделиться:


Читайте также:




Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 99; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.111.9 (0.01 с.)