Распространение электромагнитных волн Энергия электромагнитного поля Плоские электромагнитные волны электрический излучатель Волны в коаксиальной линии Колебательные системы СВЧ.

Электромагнитное поле Распространение электромагнитных волн

Перейдем теперь к изучению нового объекта: плазмы. Плазмой называется система состоящая из положительно и отрицательно заряженных частиц, обладающая квазинейтральностью (полный заряд равен нулю, но локально нейтральность может нарушаться). Часто плазму называют четвертым состоянием вещества. Плазму можно встретиь в звездах, в верхних слоях отмосферы, в установках по получению термоядерного синтеза, газоразрядных лампах, в твердых телах.

Распространение волн 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)

Vо — 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.

Распространение волн 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

Vф=VЭ=421 м/сек

l=4,21*10-6 м

zс=3,74*10-4 Ом

вакуум

Vф=VЭ=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.

На прошлых лекциях мы рассмотрели простейшие модели диэлектриков, проводников и полупроводников, вычислили их диэлектрические проницаемости и проводимости. На этой лекции, используя эти результаты, мы рассмотрим распространение нормальных электромагнитных волн в этих средах, отражение и поглощение волн. Начнем с рассмотрения нормальных электромагнитных волн в диэлектриках. Рассмотрим область частот вблизи одной из резонансных частот и предположим, что затухание мало.
Распространение электромагнитных волн в реальных диэлектриках