А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Поперечна електромагнітна хвиля

Поперечна електромагнітна хвиля /7 пекло (рис. 1331) падає з ідеального діелектрика на площину ABCD ідеального провідника під прямим кутом до цієї площини.

Поперечна електромагнітна хвиля, яка називається основною хвилею, є найпростішою з усіх типів хвиль, які (як ми побачимо нижче) можуть існувати в даній направляючої системі.

Для поперечних електромагнітних хвиль векторні рівняння Максвелла (30) і (31) значно спрощуються.

У хвилеводі поперечна електромагнітна хвиля поширюватися не може. Дійсно, магнітне поле існує тільки всередині хвилеводу, стінки якого є екраном для електромагнітного поля високої частоти. Тому магнітне поле в хвилеводі не може охоплювати провідник з струмом, так як немає внутрішнього проводу, а воно повинно охоплювати поздовжнє електричне поле. Але поперечна електромагнітна хвиля не містить поздовжнього електричного поля. Якщо ж припустити, що електричне поле в хвилеводі поперечне, то воно повинно охоплюватися замкнутими магнітними силовими лініями, які будуть лежати в поздовжніх площинах. Однак у поперечної хвилі не може бути поздовжнього магнітного поля.

Природний промінь являє собою поперечну електромагнітну хвилю з хаотичною довільній орієнтацією цих векторів щодо хвильової нормалі. Кожен з таких променів при про-хо кденіі через другий кристал буде знову роздвоюватися, але давати промені різної інтенсивності, а в деяких випадках один промінь (другий) практично зникає.

Для отримання спектру флуктуації поперечних електромагнітних хвиль потрібно використовувати повну систему рівнянь Максвелла, а не просто рівняння Пуассона, як було зроблено на початку параграфа.

Показник заломлення п для поперечних електромагнітних хвиль включає в себе дисперсійні характеристики плазми. Він вводиться в формулу відповідно до обговоренням в § 2 гл. Використовуючи часові та просторові перетворення Фур'є, усереднені за часом праву частину (5.6), як це було описано в § 1 і 2 гл.

До більш загального типу поперечних електромагнітних хвиль можна прийти, відкинувши припущення про однорідність розподілу амплітуд в фазовій площині хвилі.

Поляризація звичайного і незвичайного променів у взаємно перпендикулярних площинах. Промінь світла складається з поперечних електромагнітних хвиль, які коливаються у взаємно перпендикулярних площинах.

В даному параграфі буде розглянута поперечна електромагнітна хвиля в плазмі.

Електричне і магнітне поля в біжучому лінійно поляризованої хвилі. Можливі й інші види поляризації поперечних електромагнітних хвиль.

Електричне і магнітне поля в біжучому лінійно поляризованої хвилі. Можливі й інші види поляризації поперечних електромагнітних хвиль. Якщо, наприклад, вектор Е в деякій точці при проходженні хвилі рівномірно обертається навколо напрямку поширення, залишаючись незмінним за величиною, то хвиля називається циркулярно поляризованої або поляризованої по колу. Миттєвий портрет електричного поля такої хвилі показаний на рис. 14.8. Хвилю кругової поляризації можна отримати при складанні двох поширюються в одному напрямку лінійно поляризованих хвиль однакової частоти і амплітуди, вектори електричного поля в яких взаємно перпендикулярні. У кожній хвилі вектор електричного поля в кожній точці здійснює гармонійне коливання.

Речовина істотно впливає і на випромінювання поперечних електромагнітних хвиль частинками.

Тут враховано також дворазове поляризационное виродження поперечних електромагнітних хвиль.

Такі коливання називають поздовжніми на противагу поперечним електромагнітних хвиль, де напряму електричного і магнітного полів лежать в площині, перпендикулярній до напрямку поширення.
 Співвідношення (10105) збігається з дисперсійним співвідношенням для поперечних електромагнітних хвиль, описаних під іншим кутом зре ня в гл. За відсутності зовнішніх полів електростатичні коливання і поперечні електромагнітні коливання не пов'язані один з одним.

Оскільки поздовжні осциляції не можуть взаємодіяти з поперечними електромагнітними хвилями, у них немає дисперсії.

З точки зору електромагнітної, теорії світло представляє поперечну електромагнітну хвилю, в якої електричний і магнітні вектори Е і Н розташовані в площині, перпендикулярній до напрямку поширення. Класичні досліди по дифракції та поляризації є доказом електромагнітної теорії Максвелла.

Хоча таке уявлення є задовільним для збурень в поперечної електромагнітної хвилі, воно виявляється поганим для поздовжніх коливань.

З теорії Максвелла випливає, що світло є поперечної електромагнітної хвилею - електричний і магнітний вектори в світловій хвилі коливаються перпендикулярно до напрямку поширення. Поперечність світлових хвиль була відома, проте, ще до появи електромагнітної теорії Максвелла.

Випускається частинками речовини електромагнітна енергія поширюється в просторі за допомогою поперечних електромагнітних хвиль з величезною швидкістю. Для поширення електромагнітних хвиль, як відомо, не потрібно наявності матеріального середовища. В абсолютному вакуумі вони переміщаються з максимальною швидкістю, рівній 2997925 км /с. Таким чином, характерними особливостями радіаційного теплообміну є також дуже велика швидкість носіїв і можливість передачі теплоти від одного тіла до іншого при відсутності будь-якої проміжної середовища між ними.

У цьому параграфі обговорюються деякі мікронеустойчівості, пов'язані з поперечними електромагнітними хвилями. Формальний підхід до питання про нестійкість пов'язаний з рішенням відповідного дисперсионного рівняння і аналогічний викладеному в попередньому параграфі. Однак ми обмежимося розглядом таких неустойчивостей, у виникненні яких колективні ефекти не грають ролі; в цьому випадку хороші результати дає метод дослідження коефіцієнта поглинання, викладений в § 1 цієї глави.

Згідно електромагнітної теорії світла, висунутої Максвеллом, світло являє собою поперечну електромагнітну хвилю.

Іншим методом посилення поздовжніх коливань в плазмі є нелінійна зв'язок двох інтенсивних поперечних електромагнітних хвиль, причому частоти кожної з хвиль можуть значно перевищувати сміття.

Це означає, що в будь-який момент часу, в будь-якій точці простору поперечна електромагнітна хвиля має однакові об'ємні щільності енергій електричного і магнітного полів. Характерно, що таке ж співвідношення було отримано при дослідженні біжучих хвиль по напруженням н струмів в довгій лінії.

Тепер ми хочемо з'ясувати, як впливає умова (9.8) на коефі цієнт поглинання а поперечних електромагнітних хвиль.

Однак так як компоненти Zm, паралельні відповідним хвильовим векторам fem, не утворюють поперечних електромагнітних хвиль, залишається тільки 2р рівнянь.

Поперечні плазмони і електромагнітні хвилі при нелінійному розсіянні на поляризаційних шубах іонів можуть залишатися поперечними електромагнітними хвилями.

Схема однопроводной лінії передачі. /- Рупор. 2-коаксіальна лінія. 3-одно провідна лінія. | Картина електричних силових ліній в рупорними переході. Досягаючи рупорного переходу на приймальному кінці, ця поверхнева хвиля поступово трансформується в рупорі в поперечну електромагнітну хвилю, яка далі поширюється в коаксіальної лінії.

З'ясувати характер нестійкості низькочастотних (про - сприяння -) повільних (o /fe c) поперечних електромагнітних хвиль, що поширюються в напрямку постійного магнітного поля в холодної магнітоактивної плазмі; уздовж того ж напрямку через плазму рухається холодний пучок електронів малої щільності.

З'ясувати характер нестійкості низькочастотних (uj - UJBI) повільних (ш /k З с) поперечних електромагнітних хвиль, що поширюються в напрямку постійного магнітного поля в холодній магнітоактивної плазмі; уздовж того ж напрямку через плазму рухається холодний пучок електронів малої щільності.

Коаксіальний резонатор. зліва вид резонатора. праворуч - структура поля TMogj. Однак в коаксіальному резонаторі на відміну від резонаторів волноводного типу можуть також існувати поперечно-електромагнітні власні коливання, відповідні поперечної електромагнітної хвилі в коаксіальної лінії передачі. Так як згадана вище хвиля є вироджених поперечно-магнітної хвилею, у якій т 0 і га 0 (див. § 3 гл. Поперечні перерізи ліній передачі радіохвиль. На рис. 7 - 1 а б показані двопровідна і чоти-рехпроводная симетричні лінії (фідери), в яких порушується поперечна електромагнітна хвиля, що супроводжується прямим - і зворотним струмами в лінії.

По-перше, з'ясуємо основні особливості поширення, коли сукупність провідників має таку конфігурацію і характеристики електропровідності, які забезпечують спрямованість поширення поперечних електромагнітних хвиль. По-друге, вирішимо цю ж задачу для випадку, коли у електромагнітного поля є поздовжня складова уздовж напрямку поширення.

Найважливішим із таких уявлень є припущення про те, що процес поширення електромагнітної енергії в лініях електропровідного зв'язку відбувається в основному за допомогою плоских неоднорідних поперечних електромагнітних хвиль, теорія яких розглядалася нами в попередньому розділі.

Таким чином, умова ф 0 або співвідношення div А 0 наступне при цьому з умови калібрування Лоренца, самі висловлюють умови калібрування, допустимі для поля поперечних електромагнітних хвиль.

Розрахунки показують, що викривлення фронту електромагнітної хвилі у країв дзеркала зазвичай не дуже велике, тому можна наближено вважати, що відсутня поздовжня складова поля і хвиля є поперечною електромагнітною хвилею - ТИМ. Для дзеркал круглого перетину т позначає число змін вздовж радіуса, АІ - по азимуту.

В результаті таких припущень ємність і зовнішню індуктивність лінії можна визначати як і в разі ідеалізованих провідників, виходячи з умови, що електричні та магнітні поля в поперечній площині задовольняють рівняння Лапласа, як це має місце для випадку плоских неоднорідних поперечних електромагнітних хвиль.

Однак якщо в двухпроводной або коаксіальної лініях виконуються умови малості відстані b між проводами в порівнянні з довжиною лінії /і довжиною хвилі К (b - l, Ь Я) і малості опору провідників, то в лінії сущест тільки поперечна електромагнітна хвиля. Така хвиля характеризується тим, що вектори електричного і магнітного полів лежать в площині, перпендикулярній до напрямку поширення, і в цій площині задовольняють двовимірному рівняння Лапласа. Таким чином, в площині, нормальної до лінії, розподіл цих полів збігається з розподілом електричного і магнітного полів для статичного випадку.

Так як у хвиль Е магнітне поле є тільки поперечним, то їх іноді називають поперечно-магнітними хвилями і позначають ТМ. Поперечна електромагнітна хвиля отримує при цьому позначення ТИМ.

Розрахунки проводяться з точки зору проникнення електромагнітної хвилі через тонку пластину. Поперечна електромагнітна хвиля, що падає нормально до поверхні пластини, несе в собі потужність, яка характеризується вектором Пойнтінга. Його складові Е і Я в металі визначаються рішенням рівнянь Максвелла.

Критична напруженість поля. кр для імпульсного розряду в водні та кисні (/10000 МГц, т - 1 мк /сек, Г400 1 /сек. | Пробивна імпульсна потужність в а лоті при різних тисках при наявності потоку газу (діаметр капіляра дорівнює 1 6 мм, довжина 28 5 см, g - витрата газу. | Зміна довжини хвилі в хвилеводі з плазмою на імпульсному режимі при. Довжина хвилі при аномальному розряді менше, ніж під час відсутності його, що вказує на наявність концентрації електронів, що перевищує критичну. Поперечна електромагнітна хвиля частково трансформується в поверхневу повільну хвилю з поздовжньою компонентою електричного поля. Це в якійсь мірі забезпечує подальшу іонізацію газу і збільшення вкладається потужності. Як виявилося, зміна тиску не приводить до істотної зміни концентрації електронів в скін-шарі.

Для плоскої хвилі похідні по х і у рівні кулю. Така хвиля називається поперечною електромагнітною хвилею.

У випадку ідеальної провідності дроти поперечна електромагнітна хвиля має фазову швидкість с, поле всередині проводу дорівнює нулю. При кінцевої провідності частина енергії буде поширюватися всередині проводу; так як швидкість поширення в металі значно менше с, то в середньому електромагнітна хвиля сповільниться.

Другий важливий для плазмової астрофізики розпад-ний процес - злиття і розпад високочастотних електромагнітних хвиль зі (Оре, в результаті якого народжуються поздовжні плазмони. Очевидно, що процеси розпаду поперечної електромагнітної хвилі на поздовжній плазмою і іншу поперечну хвилю йдуть і в нетурбулентного плазмі. Максвелла, для яких характерна відсутність поздовжніх складових як електричного, так і магнітного векторів. Хвилі подібного виду прийнято називати поперечними електромагнітними хвилями або, скорочено, хвилями ТИМ.

Взаємна орієнтація векторів поля диполя Герца в дальній зоні. випромінювання електромагнітне поле в дальній зоні представляє собою сферичну хвилю, в якій електричний і магнітний вектори перпендикулярні напрямку розповсюдження. Така хвиля, як відомо, є поперечної електромагнітної хвилею.

Необхідність застосування дуже високих частот (не нижче 109 гц) при передачі енергії по хвилеводах обмежує їх застосування. Крім того, як було показано вище, поперечна електромагнітна хвиля ТИМ передаватися по волноводу не може. Тому для передачі сигналів в широкому діапазоні частот (від найменших до частот порядку 106 гц) користуються коаксіальним кабелем. Він дозволяє передавати сигнали без перешкод при порівняно невеликих втратах.

Залежність Я 2 від цих величин легко знайти для поперечних електромагнітних хвиль в ізотропному плазмі.

Фізично очевидно, що підсилюють властивостями може володіти лише нестійка середу. Тому, наприклад, заздалегідь ясно, що для поперечних електромагнітних хвиль в плазмі з законом дисперсії іо2 Og c2k2 (див. Задачу 1 § 32) при частотах в.о. Oe (коли k ((jj) уявно) має місце непропускання; дійсно, визначається цим рівнянням функція uj (k) матеріальна при всіх дійсних значеннях /с, так що система свідомо стійка.