Электромагнитные свойства сред

В зависимости от характера параметров среды можно классифицировать следующим образом.

Среды, обладающие одинаковыми свойствами во всех точках, называются однородными. Среды, параметры которых задаются функциями координат, называютсянеоднородными.Среды, свойства которых не зависят от величины поля, называютсялинейными. Примером линейных сред являются диамагнетикии парамагнетики.

Среды, параметры которых являются функциями электрического и магнитного полей, называются нелинейными. Примером нелинейных сред являются ферромагнетики. Среды, свойства которых не зависят от направления векторови, называютсяизотопными.Среды, параметры которых меняются в зависимости от направления векторов магнитного и электрического поля, называютсяанизотропными. Примером анизотропной среды является феррит в постоянном магнитном поле. В дальнейшем мы будем рассматривать явления в однородных, линейных и изотропных средах.

Литература

/1/ c. 32...45; /2/ c. 176...180; /3/ c. 15...21; /4/ c. 20...23.

Лекция 5 плоские волны в неограниченных средах

Цель лекции:дать студентам основные сведения из теории распространения плоских волн в неограниченных средах, необходимые для решения практических вопросов, связанных с распространением электромагнитных волн в конструкционных материалах.

Проработав материал данной лекции, студенты должен знать основные определения из теории электромагнитных волн (луч, фронт волны, фазовая скорость, плоскость поляризации, виды поляризации) знать ориентацию векторов иотносительно друг друга и относительно направления распространения в плоской однородной волне с линейной поляризацией. Уметь определять характеристическое сопротивление среды, зная её параметры. Уметь рассчитывать фазовую скорость и коэффициент затухания в вакууме, в диэлектрике без потерь, в диэлектрике с потерями.

Основные определения

В теории электромагнитных волн используются такие понятия, как луч, фронт, фазовая скорость, плоскость поляризации, виды поляризации. Лучомназывается отрезок прямой, вдоль которой распространяется электромагнитная волна. В однородной изотропной среде волны движутся прямолинейно с постоянной скоростью.

Фронтом волны называется геометрическое место точек с одинаковой фазой электромагнитной волны. Скорость перемещения фронта волны относительно направления передачи электромагнитной энергии называется фазовой скоростью.

Для точечного излучателя в изотропной среде фронт волны имеет вид сферы (рис. 10), такая волна называется сферической.

На больших расстояниях от излучателя фронт волны можно считать плоским, а лучи, поскольку они всегда перпендикулярны фронту, параллельны (рис 11).

В природе такие волны не существуют, но при решении многих вопросов целесообразно и допустимо считать электромагнитные волны плоскими

Луч

Фронт

Рисунок 10 – Сферическая волна

Луч

Фронт

Рисунок 11 – Плоская волна

Линейный излучатель большой длины является источником цилиндрических волн с фронтом волны в виде цилиндра. Лучи цилиндрической волны расходятся радиально, но только в плоскостях перпендикулярных оси излучателя (рис 12).

Рисунок 12 – Цилиндрическая волна

Плоскость, проходящая через вектор и осьвдоль которой распространяется электромагнитная волна, называетсяплоскостью поляризации. Различают линейно (плоско) и эллиптически поляризованные волны. Круговая поляризация является частным случаем эллиптически поляризованных волн. При линейной поляризации вектор электрического поля (как и магнитного) сохраняет неизменное направление в процессе распространения волны.

Если две плоско поляризованные волны имеют равную частоту, постоянный сдвиг фаз (), взаимно перпендикулярны плоскости поляризации и одинаковую интенсивность, то в результате получается волна с круговой поляризацией (рис 13). В ней векторыивзаимно перпендикулярны, но каждый из векторов в процессе распространения волны описывает в пространстве круговую спираль. Рассмотрим процесс получения волны с круговой поляризацией. Первая волна поляризована в плоскости, вторая в плоскости. Если геометрически сложить векторы электрических полей обеих волн, то можно убедиться, что результирующий вектор в процессе распространения волн описывает круговую спираль.

Рисунок 13 – Диаграммы иллюстрирующие получение волн с круговой поляризацией