Planar elektromágneses hullámok

Planar elektromágneses hullámok

Mint tudjuk, az elektromágneses mező egy időben változó jellege a hullám. Ott akkor tekinthető nagyon fontos a gyakorlat, de a legegyszerűbb hullámmozgás mező, amelynek a neve a sík az elektromágneses hullámokat.

Általános tulajdonságai hullám folyamatok

Hullámok úgynevezett általános szempontból az oszcilláló mozgása folyamatos média. Érdemes megjegyezni, hogy az alapvető különbség a matematikai leírása a hullám folyamatok és jelenségek, mint a ingadozások a feszültségek és áramok a közös rádiós áramköröket.

Például, ha az elmélet láncok változó rendszer állapota egyedileg meghatározott szélső értékeit áramok és feszültségek az egyes ágak, majd közös referencia hullám folyamatot jól ismeri a jellemzők végtelen számú pontot a térben. Másként fogalmazva, a környezet, amelyben árad hullámok egy olyan rendszer, egy végtelen számú szabadsági fokkal.

Rendkívül változatos fizikai természetét hullámjelenségek. Tisztában vagyunk azzal, hullámok a felszínen nehéz folyékony, akusztikus hanghullámokat, az elektromágneses hullámok, stb

Itt nagyon nehéz, hogy végezzen átfogó osztályozás. A koncepció a szerkezet a elektromágneses hullámok könnyen összehasonlítani két ábrázolható, valamint az összes a jól ismert eljárások között egy hullám - hullám folyamat a víz felszínén, és a hullám hang folyamatot.

Mondjuk hullám adatok eltérnek a nyilak irányában látható az alábbi képen. Képviselő vákuum gázolaj elmozdulás és a kondenzáció a térben területeken, a hanghullámok azzal jellemezve, hogy minden egyes gáz részecskék bennük változik irányba a konvergáló irányba hullámterjedés. Ezek a hullámok longitudinális hullámok nevét. Csak az általunk használt kifejezések, mint a skalár hullámok és akusztikus.

Hullámok a víz felszínén van egy egészen más jellegű. Itt oszcilláló részecskék mozognak merőleges irányban a terjedési tendenciákat. Következésképpen, egy hullám ilyen kevés jelzik eltolás értéke pontok viszonylag oszcilláló az egyensúlyi helyzet, és fel kell tüntetni a síkra, amelyben a rezgések különösen.


Egy ilyen sík a neve polarizációs síkhullám és a hullám folyamat - vektor, vagy a polarizált transzverzális hullámok. További példa látható, hogy az elektromágneses hullámok van egyfajta transzverzális hullámok. Osztályozása a fizikai természetét hullámok konfigurációtól függ, amelyben talál helyet.

Elemzése végtelen háromdimenziós térben a derékszögű koordináta-rendszer x, y, z. A minden ponton kapnak értéke (a fizikai természet közömbös), változó térben és időben a törvény szerint


A térben (a mellékelt nyomaték) egy monokróm síkhullám. Úgynevezett fázisú hullámok - az érvelés a koszinusz a térbeli z koordináta, és a t idő függvényében. Ha z zárat, a mennyiség egy azonos lesz értéken kis időközönként, amelyek többszörösei az időszak. Ha a rögzített időt, az érték egy periodikusan változik a Z tengely mentén egy említett időszakban, mint egy hullámhossz. Könnyen megfigyelni, hogy az értékek, és egymáshoz:


A szám szolgál jelentős jellemzője a folyamatot, és az úgynevezett hullám terjedési állandó a hullám. Azt is fel lehet használni olyan kifejezéseket, mint a hullám számát és a fázis állandó. Az egész pont értékeket a fizikai pont, hogy ez azt jelzi, hogy mennyi a fázis a hullám változik radián a folyosón módon egy méter.

Megtalálása két lehetséges karakterek a képlet


összehangoltan, hogy síkhullámok is jól jön két ellentétes irányban.

Hívja a felület hullámfront a síkhullám kielégíti a következő egyenletet


Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben a hullámfront végtelen sík mozog a térben, amelynek mértéke


nevét viseli a fázissebesség és merőleges a z tengellyel. Ettől kezdve ez folyamatosan változik csak az egyik irányba, az egyenlet


megfelel a hullámfront irányába sugároz pozitív Z tengely. Hogy változtassa meg a terjedési iránya megváltozik a jel a hullám fázisban. Csatlakoztassa a komplex amplitúdója síkhullámok. Összhangban a korábban tárgyalt módszerrel, egy hullám terjesztő a pozitív irányba, van:


határozottan egy hullám alkalmas az ellenkező irányba


A valódi közegben hullámterjedés elkerülhetetlenül miatt a hőveszteség csökkenése kíséri az amplitúdója. Elemi megfontolások szokatlanul könnyen megtalálja bomlási törvény. Itt van egy vizuális ábrázolás:


Tegyük fel, hogy a kezdeti síkban z = 0, az amplitúdó hullám, amelynek referencia értéket önkényesen 100% -nak véve. Feltételezik továbbá, hogy a folyosón a 1 méter az út az amplitúdó csökken 10%, azaz.

Könnyen belátható, hogy

Általános minta itt fajta


Mint tudjuk, algebra, hogy csak egy ilyen szállodában az exponenciális függvény, hogy van, amikor az általános nézet is rögzíthet arányossági tényező


Itt a nevét viseli a csillapítási tényező a hullám. Bevitele a komplex terjedési állandó, és az értékeket lehet kombinálni, hogy van,


Így a valós része a törvény a fázisváltó a szaporító hullám a pillanatban, mint a képzetes rész jellemzi a csillapítás.

Ez a fajta hullám kapjuk az esetekben, amikor a pontforrás gerjeszti homogén korlátlan teret. Hullámfrontja mert a teljes szimmetria a problémás területek kilátás. Ha figyelembe vesszük a legegyszerűbb eset, amelyben csak a sugárirányú koordináta r függ rezgésamplitúdót meg lehet mutatni, hogy a törvény a variáció a mező harmonikus megbízható időben alábbi összefüggést:


vagy ha fogalmaz A érték (r, t) annak komplex amplitúdó


Ez az eredmény könnyen ellenőrizni helyett azt a Helmholtz-egyenlet


felvett egy gömbi koordináta-rendszerben, figyelembe véve a térbeli szimmetria a problémát.

Elektrodinamika, fontos tárgya tanulmány pontosan gömb alakú hullámok, mert jár a különböző feladatokat a sugárzás az antennák. Visszatérünk a figyelmet a gömb alakú hullámok részletesebben.

Excited végtelenített izzószál forrásokból elrendezve Z-tengely nevezzük hengeres hullám. A hullámfront kilátás koncentrikus hengerből. Bizonyos távolságra a tengely lényegesen nagyobb, mint a hullámhossz lehet mutatni, hogy a következő közelítő egyenlet:


Hengeres hullámok tartják szegmensében lineáris vezetékek elektrodinamikai kapcsolatos problémákat a kibocsátott elektromágneses hullámok.

Kapcsolódó cikkek