23. Плоские волны в хорошо проводящих средах. Скин-слой

По определению с электродинамической точки зрения среда является хорошо проводящей, т.е. металлоподобной, если в каждой точке её плотность токов проводимости значительно превосходит плотность токов смещения. Чем ниже частота, тем ближе при прочих равных условиях приближается данная среда к идеальному металлу.

Скин-эффект (поверхностный эффект) — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды.

Толщина скин-слоя: Объёмная плотность тока максимальна у поверхности проводника. При удалении от поверхности она убывает и на глубине ∆ становится меньше в е раз. Поэтому практически весь ток сосредоточен в слое толщиной ∆. Она называется толщиной скин-слоя и на основании полученного выше равна:

24. Дисперсия, групповая скорость

Зависимость фазовой скорости волны от частоты называют дисперсией: . Среда или направляющая система, в которой наблюдается дисперсия, называется дисперсной.

Для разных сред зависимость фазовой скорости от частоты различна. Различают нормальную дисперсию, когда фазовая скорость волны понижается с ростом частоты, и аномальную, когда фазовая скорость повышается с частотой.

Сигналы, несущие информацию, всегда представляются только модулированными колебаниями, импульсными или непрерывными. Изменение поля во времени, т.е., модуляция, служит средством передачи информации.

Любой модулированный сигнал представляет собой спектр частот с определенными амплитудными и фазовыми соотношениями между отдельными частотными составляющими. В дисперсной системе отдельные частотные составляющие распространяются с разными скоростями и испытывают различное затухание. Это нарушает амплитудно-фазовые соотношения в спектре сигнала, и на приемном конце его форма может сильно отличаться от исходной.

Скорость передачи узкополосного сигнала, например сигнала с амплитудной модуляцией, называется групповой скоростью. Во всех случаях, когда дисперсия еще не приводит к существенному искажению сигнала, групповая скорость рассматривается как скорость переноса сигнала.

Первый косинус характеризует огибающую биений, а второй − высокочастотное колебание

Групповую скорость определяют как скорость перемещения максимума огибающей, соответствующего максимуму плотности энергии электромагнитного поля.

В среде без потерь групповая скорость равна фазовой скорости:

.

В зависимости от типа дисперсии групповая скорость может быть больше или меньше фазовой:

, − отсутствие дисперсии

, − нормальная дисперсия

, − аномальная дисперсия

25. Линейная поляризация электромагнитных волн. Суперпозиция двух линейно поляризованных волн

Простейшим случаем является линейная поляризация. Если рассмотреть выражение для вектора :

,

то окажется, что половину периода направление вектора совпадает с положительным направлением оси , а вторую половину − противоположно ему (см. рисунок). Таким образом, в фиксированной точке пространства конец вектора с течением времени перемещается вдоль отрезка прямой линии, а величина вектора изменяется в интервале . Волны, имеющие такой характер ориентации вектора , называются линейно поляризованными. Плоскость, проходящую через направление распространение волны и вектор , называют плоскостью поляризации. В рассматриваемом примере плоскостью поляризации является плоскость .