6. Метод краевых волн

Под физической теорией дифракции волн подразумевают методы решения дифракционных задач, в которых используются различного рода приближения при описании токов на рассматриваемой поверхности. Математическая теория дифракция включает строгие методы решения дифракционных задач. Метод краевых волн в физической теории дифракции является дальнейшим развитием метода физической оптики и предназначен для решения дифракционных задач на выпуклых металлических телах, имеющих изломы (ребра).

Рассмотрим основные принципы. Пусть плоская электромагнитная волна падает на идеально проводящее тело, находящееся в свободном пространстве. Под действием волны на поверхности тела наводятся поверхностные электрические токи. В физической оптике показано, что в каждой точке поверхности тела плотность тока определяется по формуле

(1)

—единичная нормаль к поверхности тела.

—напряженность магнитного поля падающей волны.

Характерная особенность заключается в том, что это равенство выполняется только для освещенной части поверхности. На теневой части поверхности . В действительности плотность тока отличается от определяемой соотношением(1). Для уточнения плотности тока ее записывают в виде суммы:

(2)

—равномерная часть поверхностного тока (определяется приближенным методом физической оптики);

—добавочная или неравномерная часть поверхностного тока (дополняющее значение поверхностного тока до более точного значения).

Истинное значение поверхностного тока можно было бы установить в результате строгого решения дифракционных задач. Чаще всего это является невозможным, поэтому прибегают к приближенным методам. В частности, метод краевых волн позволяет определить неравномерную часть поверхностного тока в случае, если на металлическом рассматриваемом теле имеются изломы и ребра. Распределение тока на малом элементе поверхности вблизи ее излома можно считать приближенно таким же как на идеально проводящем металлическом клине, образованном плоскостями, касательными к поверхности тела в рассматриваемой точке.

Модель в виде идеально проводящего клина используется потому, что для него существует строгое решение задачи. Впервые эту задачу решил Уфимцев. Он получил и исследовал решение задачи и установил, что неравномерная часть поверхностного тока в этом случае имеет вид краевых волн, распространяющихся от ребра (излома) и быстро затухающих с удалением от излома.

Определив указанным выше способом неравномерную часть поверхностного тока, т.е. определив в начальной точке плотность полного тока. Можно найти поле, рассматриваемое телом в каждой точке пространства.

Полученное решение в этом случае является более точным по сравнению с решением, полученным методом Гюйгенса-Кирхгофа. Метод краевых волн позволяет учесть в задачах дифракции взаимное влияние изломов. В этом случае волна, соответствующая неравномерной части, распространяясь от начального излома в сторону, к соседнему, испытывает на нем дифракцию, возбуждая вторичную волну неравномерного поверхностного тока. Т.е. этот метод позволяет уточнить решения задачи дифракции на теле с множественными изломами.