Классификация направляемых волн. Волны типа те, тм, тем Падение плоской волны с параллельной поляризацией
На рисунке изображены мгновенные положения последовательности волновых фронтов падающей волны, отстоящих друг от друга на половину длины волны.
По структуре поля направляемые волны классифицируются в зависимости от наличия или отсутствия в них продольных составляющих векторов электрического либо магнитного полей. При этом под продольным направлением подразумевается направление распространения волны. Как следует из рассмотренных выше примеров, здесь могут быть три случая.
На рисунке построена система поверхностей равных фаз для отраженной волны, векторы поля которой обладают следующими свойствами:
Амплитуды и совпадают с амплитудами
и
Направление согласовано с направлением
таким образом, что на границе раздела
тангенциальная составляющая суммарного
электрического вектора
равна нулю.Взаимная ориентация векторов и обусловлена указанным на рисунке направлением вектора Пойнтинга , который перпендикулярен поверхности равных фаз отраженной волны.
Проведем теперь векторное сложение полей падающей и отраженной волны в узлах образующейся сетки волновых поверхностей. Результат его представлен на рисунке, причем могут быть сделаны следующие выводы:
Силовые линии суммарного магнитного поля имеют вид бесконечных нитей, направленных параллельно оси ; в некоторых узлах сетки магнитное поле полностью компенсируется.
Векторы
лежат в плоскости
,
причем ориентация этих векторов
меняется непрерывно от точки к точке.
Результирующая картина силовых линий поля при падении плоской волны с параллельной поляризацией
Полученная картина векторной интерференции позволяет построить эскиз силовых линий результирующего волнового процесса. Для этого, например, силовые линии поля должны быть построены так, чтобы результирующие векторы в узлах сетки были бы к ним касательны.
Падение плоской волны с перпендикулярной поляризацией
Принципиальным
отличием данного случая от рассмотренного
выше случая параллельной поляризации
является то, что здесь в плоскости
падения
лежит вектор
,
тогда как вектор
параллелелен оси
.
Не останавливаясь на уже изложенных
деталях графического построения,
приведем окончательную картину суммарного
поля.
Характерной особенностью данной картины является то, что здесь суммарное электрическое поле направлено вдоль оси , т.е. поперечно по отношению к продольной оси . В то же время магнитные силовые линии образуют замкнутые петли, лежащие в плоскости .
Результирующая картина силовых линий поля при падении плоской волны с перпендикулярной поляризацией
По структуре поля направляемые волны классифицируются в зависимости от наличия или отсутствия в ни продольных составляющих векторов электрического либо магнитного полей.
Оба вектора, электрический и магнитный, перпендикулярны оси расространения и, следовательно, не имеют продольных составляющих:
.
Такие волны носят название поперечных
волн или волн типа ТЕМ (transverse
electromagnetic). В частности,
волной типа ТЕМ является плоская волна,
распространяющаяся в неограниченном
пространстве.Электрический вектор имеет отличную от нуля продольную составляющую
,
в то время как магнитное поле волны
поперечно,
.
Такие направляемые волны называются
волнами типа Е или ТМ волнами (transverse
magnetic). Примером волны
типа Е служит результирующий волновой
процесс, возникающий при падении на
металлическую плоскость плоской волны
с параллельной поляризацией.случай, когда продольную составляющую
имеет магнитный вектор, а электрическое
поле поперечно
.
Такие волны, называемые волнами типа
Н или ТЕ (transverse electric)
возникают, например, в рассмотренном
выше случае, когда на проводяющую
плоскость падает плоская волна с
перпендикулярной поляризацией.