Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Физика Физика

Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках

Ночник-проектор "Звездное небо и планеты", фиолетовый.
Оригинальный светильник - ночник - проектор. Корпус поворачивается от руки. Источник света: 1) Лампочка (от карманных фонариков) 2) Три
330 руб
Раздел: Ночники
Фонарь желаний бумажный, оранжевый.
В комплекте: фонарик, горелка. Оформление упаковки - 100% полностью на русском языке. Форма купола "перевёрнутая груша" как у
87 руб
Раздел: Небесные фонарики
Фонарь садовый «Тюльпан».
Дачные фонари на солнечных батареях были сделаны с использованием технологии аккумулирования солнечной энергии. Уличные светильники для
106 руб
Раздел: Уличное освещение

Содержание. Введение § 1. Материальные уравнения электромагнитного поля в среде с дисперсией § 2. Закон дисперсии. Вектор объемной плотности поляризации § 3. Зависимость показателя преломления и поглощения от частоты Заключение Литература Введение. Важнейшей характеристикой линейной распределенной системы является закон дисперсии, который связывает волновое число и частоту монохроматической волны. Он может быть записан как , или в неявной форме . Когда плоская волна описывается одним (вообще говоря, интегродифференциальным) уравнением, закон дисперсии получают, отыскивая его решение в виде . В простейшем случае процесс распространения волны описывается уравнением . При этом волновое число связано с частотой линейной зависимостью , или , где скорость распространения волны есть постоянная величина. Однако уже при учете диссипативных процессов поведение волны описывается более сложными уравнениями. Закон дисперсии также усложняется. Для звуковых волн в вязкой теплопроводящей среде и электромагнитных волн в среде с проводимостью справедливы следующие соотношения между волновым числом и частотой: . В более общих случаях от частоты могут сложным образом зависеть действительная и мнимая части волнового числа: . Действительная часть характеризует зависимость от частоты фазовой скорости распространения волны , а мнимая часть — зависимость коэффициента затухания волны от частоты. Во многих случаях волновой процесс удобно описывать не одним уравнением типа волнового, а системой связанных интегродифференциальных уравнений . Здесь — матричный оператор, действующий на вектор-столбец .В качестве , например, для акустических волн может служить совокупность переменных (колебательная скорость, приращения плотности, давления, температуры), а для электромагнитных волн — компоненты векторов напряженностей электрического и магнитного полей, электрического смещения и магнитной индукции. В этом случае формальная схема отыскания закона дисперсии такова. Ищем решение системы в виде : , Решение будет нетривиальным, только если . Отсюда получаются искомые зависимости . Наличие у дисперсионного уравнения нескольких корней означает, что система может описывать несколько типов собственных волн (мод) среды. Частотная дисперсия приводит к изменению закономерностей распространения немонохроматических волн. Действительно, различные спектральные компоненты обладают в диспергирующей среде отличающимися скоростями и коэффициентами затухания: . В силу дисперсии фазовой скорости в процессе распространения изменяются фазовые соотношения между спектральными компонентами. Следовательно, изменяется результат их интерференции: форма немонохроматической волны искажается. Дисперсия коэффициента поглощения приводит к трансформации частотного спектра волны и дополнительному искажению формы импульса. §1. Материальные уравнения электромагнитного поля в среде с дисперсией. Дисперсионные эффекты часто проявляются при распространении электромагнитных волн. Покажем, как видоизменяются исходные уравнения при учете этих свойств. Система уравнений Максвелла сохраняет свой вид.

Свойства среды должны быть учтены в материальных уравнениях: . Для статических и медленно изменяющихся полей можно написать , где — константы, т. е. значения и в некоторой точке среды и в некоторый момент времени определяются значениями и в той же точке и в тот же момент времени. При быстром изменении поля вследствие инерции внутренних движений и наличия пространственной микроструктуры среды наблюдается зависимость поляризации от поля, действующего в других точках и в другие моменты времени. При этом нужно иметь в виду, что в силу условия причинности поляризация и, следовательно, индукция зависят от полей, действовавших только в предыдущие моменты времени. Сказанное можно записать математически, представляя материальные уравнения в общей интегральной форме: , (1.1) , (1.2) . (1.3) По дважды встречающимся индексам здесь и везде в дальнейшем предполагается суммирование. Выражения (1.1) — (1.3) представляют собой наиболее общую функциональную форму записи материальных уравнений для линейной среды. В этой записи учтена возможность проявления нелокальности, запаздывания и анизотропных свойств среды. В частном случае, если среда однородна в пространстве и не изменяет со временем своих свойств, материальные характеристики , , должны зависеть лишь от разностей координат и времени . Тогда , (1.4) , (1.5) . (1.6) Связь между электрическим смещением и магнитной индукцией, полями и поляризациями среды определяется соотношениями . (1.7) Поэтому материальные уравнения можно записать также в виде , (1.8) где — тензор восприимчивости среды. Аналогичное выражение можно записать для . Для проведения дальнейшего анализа удобно разложить по плоским волнам: . После обычного перехода в фурье-представление в выражениях для и получаем простую зависимость , (1.9) , (1.9) где . (1.10) Видно, что компоненты тензора диэлектрической проницаемости зависят в общем случае от частоты и от волнового вектора волны. Аналогичный вывод можно сделать для магнитной проницаемости и проводимости . Таким образом, дисперсия при распространении электромагнитных волн может проявляться двояким образом — как частотная (за счет зависимости , , от частоты) и как пространственная (за счет зависимости этих же параметров от волнового вектора ). Частотная дисперсия существенна, если частота электромагнитных волн близка к собственным частотам колебаний в среде. Пространственная же дисперсия становится заметной, когда длина волны сравнима с некоторыми характерными размерами. Для электромагнитных волн в большинстве случаев, даже в оптическом диапазоне, характерный размер (где — длина волны в среде: ) и пространственной дисперсией можно пренебречь. Однако в магнитоактивной плазме существуют области резонанса, в которых и параметр становится значительным уже в радиодиапазоне. Кроме того, при полном пренебрежении величинами, содержащими малое отношение , не учитываются некоторые явления, возникающие при распространении электромагнитных волн в различных средах. Так, учет пространственной дисперсии в плазме позволяет объяснить появление бегущих плазменных волн. Пространственная дисперсия является главной причиной (а не поправкой), вызывающей появление естественной оптической активности и оптической анизотропии кубических кристаллов.

Если не интересоваться этими специальными случаями, то при рассмотрении частотной дисперсии пространственной дисперсией можно пренебречь. При учете только частотной дисперсии материальное уравнение (1.9) имеет вид . (1.11) В отличие от (1.9) здесь взяты не компоненты плоских волн поля , а лишь временные гармоники. Диэлектрическая проницаемость для волны с частотой — это тензор, который в случае изотропной среды обращается в скаляр: (1.12) (напомним, что — действительная величина). Из (1.12) следует, что функция является комплексной: , (1.13) , (1.14) т.е. является четной функцией, а — нечетной. Все сказанное справедливо также для : . (1.15) Если в недиспергирующей среде диэлектрическая проницаемость — чисто реактивный параметр, а проводимость — чисто активный, то в среде с дисперсией это различие утрачивается. С увеличением частоты до значений, близких к собственным частотам среды, различие в свойствах диэлектриков и проводников постепенно исчезает. Так, наличие у среды мнимой части диэлектрической проницаемости с макроскопической точки зрения неотличимо от существования проводимости — и то и другое приводит к выделению тепла. Поэтому электрические свойства вещества можно характеризовать одной величиной — комплексной диэлектрической проницаемостью , (1.16) где . Можно установить предельный вид диэлектрической проницаемости при больших частотах. В пределе при имеем , и диэлектрическая проницаемость , определяемая выражениями (1.6), (1.12), стремится к единице при . Это же свойство диэлектрической проницаемости следует и из простого физического рассмотрения. При , когда частота волны велика по сравнению с собственными частотами колебаний электронов в атомах вещества, электроны можно считать свободными. Уравнение движения свободного электрона под действием гармонического поля и решение этого Уравнения имеют вид . Здесь — масса и заряд электрона. Мы не учитываем силу, действующую на заряд со стороны магнитного поля, так как рассматривается нерелятивистский случай (). Поляризация среды (дипольный момент единицы объема, содержащей электронов) равна . Отсюда и . (1.17) При мы получаем из (1.17) прежний результат: и . Область применимости формулы (1.17) для сред, в которых нет свободных электронов, лежит в диапазоне далекой ультрафиолетовой области для самых легких элементов. С учетом (1.16) уравнения Максвелла для комплексных амплитуд примут вид , (1.18) . (1.18) Поясним вывод уравнения . Из уравнения непрерывности при гармонической зависимости от времени следует, что . Подставляя это соотношение в уравнение Максвелла , запишем его в форме . Учитывая определение , получим уравнение . Таким образом, для высокочастотных монохроматических полей вместо диэлектрической проницаемости и проводимости удобно ввести комплексную диэлектрическую проницаемость, объединяющую оба эти понятия. Физически это означает, что ток в среде для высокочастотных полей нецелесообразно рассматривать как сумму тока проводимости и тока смещения. Вместо этого вводится полный ток , (1.19) где — комплексный вектор поляризации среды. §2. Закон дисперсии. Вектор объемной плотности поляризации.

До Ньютона, сам Ньютон, а впоследствии многие заметили, что луч света загибается, пройдя через узкую щель, и что ни одна тень, если ее внимательно исследовать, не имеет резкой границы - и назвали это явление дифракцией. Изучено было также явление интерференции, состоящее в том, что два родственные, "когерентные" луча, возникшие от расщепления одного первоначального луча, взаимодействуют с другим, и в результате наступает полная темнота или ненормально яркий свет. В середине девятнадцатого века уже достаточно знали о свете, чтобы утверждать, что свет, лучистая теплота, электрическое и магнитное поле - родственные явления: свет - это электромагнитные волны в гипотетической среде, названной эфиром, отличающиеся друг от друга только длиной волны, или, что то же самое, частотой колебания. Классическая теория света была вполне законченной задолго до появления на сцену Вуда. Но в 1859 году открылись новые широкие возможности в физической оптике - спектроскоп был впервые применен для исследования химической природы вещества

1. Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках

2. Модель рассеяния электромагнитной волны параллелепипедом из диэлектрика с потерями

3. Электромагнитные волны

4. Шкала электромагнитных волн

5. Дискретность электромагнитных волн

6. Диапазоны электромагнитных волн: Мириаметровые волны (СДВ)
7. Двойственная природа света, ее проявления. Шкала электромагнитных волн
8. Электромагнитные волны

9. Свет – электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Стоячие волны.

10. Шкала электромагнитных волн.

11. Шкала электромагнитных волн

12. О скорости электромагнитных волн

13. Поляризация электромагнитной волны

14. Продольные электромагнитные волны

15. Электромагнитные волны

16. О парадоксе существования волн электромагнитного поля и их способности переноса полевой энергии

Набор для проведения раскопок "Dino Excavation. Динозавры".
Набор "Трицератопс и Брахиозавр" из серии Dino Excavation создан специально для детей, интересующихся палеонтологией. В
373 руб
Раздел: Археологические опыты
Рюкзак для старших классов "Совы", черный, 41x32x14 см.
Рюкзак для старших классов, студентов, молодежи. 1 основное отделение, 1 дополнительный карман. Материал: водоотталкивающая ткань. Широкие
621 руб
Раздел: Без наполнения
Шкатулка музыкальная "Рояль", 15x16x18 см, арт. 24801.
Состав: пластик, элементы металла. Регулярно удалять пыль сухой, мягкой тканью. Музыкальный механизм с ручным заводом. Мелодия
802 руб
Раздел: Шкатулки музыкальные

17. Гражданская оборона: устойчивость лаборатории к воздействию Электромагнитного Импульса(ЭМИ)

18. Петербург в творчестве поэтов-эмигрантов первой волны

19. Электромагнитные излучения и ПК

20. Уравнение Кортевега - де Фриса, солитон, уединенная волна

21. Ударная волна взрыва. Прогнозирование зон разрушения ударной волной и возможных последствий взрыва газовоздушных смесей

22. Влияние электромагнитного поля на живые организмы и защита от вредного воздействия электромагнитного поля
23. Электромагнитная теория света
24. Расчёт супергетеродинного приёмника ДВ, СВ волн

25. Портативный радиоприёмник средних волн

26. Волны Элиота. Теория этногинеза Льва Гумилева.

27. Колебания и волны

28. Волны в упругой среде. Волновое уравнение

29. Электромагнитные колебания

30. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека

31. Типы экономических кризисов: "Длинные волны Кондратьева" (Доклад)

32. Длинные волны в экономике и теории, объясняющие их существование

Матовая двусторонняя бумага для струйных принтеров "Lomond", 130 г/м2, 100 листов, А4.
Матовая бумага идеально подходит для печати изображений (например, иллюстрированных текстов), которые не должны утомлять глаз, но уступают
495 руб
Раздел: Фотобумага для цветной печати
Точилка механическая "KW-Trio", с контейнером, 1 отверстие.
Точилка механическая, с контейнером, 1 отверстие, 12 мм.
1751 руб
Раздел: Точилки
Конструктор электронный "Знаток", 999 схем + школа.
Электронный конструктор "Знаток" - это 21 практическое занятие для школы и множество схем для дополнительных занятий. Основная
3856 руб
Раздел: Инженерные, научно-технические

33. Третья волна: демократизация в конце двадцатого века

34. Основоположник учения об электромагнитном поле

35. Особенности русской речи эмигрантов четвертой волны

36. К методике изложения темы об электромагнитном излучении в преподавании физики

37. Спектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками

38. Электромагнитный диапазон излучений и его особенности
39. Комплексное лечение квантовой и электромагнитной терапией
40. Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов

41. О гравитации и необнаруживаемой гравитационной волне

42. Дуализм волна-частица или что это такое в действительности

43. Волны де Бройля

44. Электромагнитное поле. Различные виды излучений

45. Волны, фотоны, кванты

46. Глобальная демократическая волна

47. Р-волны - ключ к интуитивным и телепатическим возможностям

48. Исследование комбинационных помех в анализаторе спектра миллиметрового диапазона длин волн

Коврик массажный "Микс лес".
Массажные коврики представляют собой отдельные модули, которые соединяются между собой по принципу "пазл". Массажные элементы,
1296 руб
Раздел: Коврики
Набор утолщенных фломастеров (24 цвета).
Яркие цвета. Проветриваемый и защищенный от деформации колпачок. Помогают научиться координировать движения рук.Толщина стержня 5
603 руб
Раздел: 13-24 цвета
Подушка "Green Line. Бамбук", 70х70 см.
Удобные и практичные постельные принадлежности, изготовленные с применением ткани нового поколения из микрофиламентных нитей Ultratex и
788 руб
Раздел: Размер 70х70 см

49. Определение оптимальных размеров датчика СВЧ поверхностных волн на основе меандровой линии замедления

50. Исследование комбинационных помех в анализаторе спектра миллиметрового диапазона длин волн

51. Взаимодействие электронов с поверхностными акустическими волнами

52. Колебания и волны

53. Теория электромагнитных полей

54. Упругие волны
55. Экспериментальные исследования электромагнитной индукции.
56. Звуковая волна

57. Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах. Автоматизация измерительной установки

58. Изучение электромагнитного излучения, создаваемого персональным компьютером

59. Безопасность электромагнитных полей

60. Типы экономических процессов:"Длинные волны Кондратьева".

61. Теория длинных волн Н. Д. Кондратьева

62. Воздействие электромагнитных лучей на организм человека и способы борьбы с ними

63. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека

64. Прогнозирование зон разрушения ударной волной и возможных последствий взрыва газовоздушных смесей

Набор для создания украшений "Кукла".
З маленькие куколки в разных нарядах, входящие в набор, предоставят простор для самой смелой фантазии, а с помощью страз и блесток
806 руб
Раздел: Бумажные куклы
Стул детский Little Angel "Я расту" (цвет: салатовый).
Размер: 30х32,5х58,2 см. Материал: пластик. Цвет: салатовый.
625 руб
Раздел: Стульчики
Двухколесный мотоцикл-каталка со шлемом, значком и протоколом.
Двухколесный мотоцикл-каталка снабжен шлемом, значком и протоколом. Такая игрушка предназначена для детей старше одного года. Она
1765 руб
Раздел: Каталки

65. Электромагнитные поля радиочастот

66. Основные характеристики электромагнитных излучений (полей)

67. Волновые поля и региональные годографы первых вступлений P- и S- волн

68. Функциональные сбои персонального компьютера при воздействии электромагнитных импульсов сверхкороткой длительности

69. Электромагнитная теория света

70. Интерференционное туннелирование полей волн произвольной физической природы и перспективы его технических применений
71. Единое электродинамическое поле и его распространение в виде плоских волн
72. О псевдоволнах электромагнитного поля

73. Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах

74. Электромагнитное поле. Различные виды излучений

75. Электромагнитный импульс как оружие

76. Тренды как главная особенность движений биржевых котировок, теория волн Эллиотта

77. Электромагнитное перемешивание в системе висмут–олово при бестигельной зонной плавке с индукционным нагревом

78. Электричество, электромагнитные поля и оружие массового поражения

79. Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду

80. Влияние электромагнитного излучения на организм человека

Подушка детская "Бамбук" 40x60 см, арт. ДТ-ПСБД-4060-1.
Детская подушка "Бамбук", подушка с отстрочкой: с наполнителем из бамбукового волокна 400 г/кв.м, чехол (100% хлопок) - сатин
558 руб
Раздел: Размер 50х70 см, 40х60 см
Подгузники Moony, 4-8 кг, экономичная упаковка, 81 штука.
Максимально удобны и просты в применении. "Дышащая поверхность" подгузников обеспечивает доступ воздуха к коже ребенка, а
1423 руб
Раздел: 6-10 кг
Бумага акварельная в листах А3, 200 листов.
Нарезанные листы бумаги для акварели. Формат: А3. Количество листов: 200. Плотность: 180 г/м2. Размеры: 297х420 мм. Отсутствует красочная
1719 руб
Раздел: Папки для акварелей, рисования

81. Неионизирующие излучения. Электромагнитное загрязнение биосферы: опасность, оценка, технические средства защиты

82. Уничтожающая волна

83. Обработка данных методом преломленных волн

84. Начало массовой украинской эмиграции, ее причины и основные волны

85. Биотропные параметры магнитных полей. Влияние естественных электромагнитных полей на живые организмы и механизмы воздействия

86. Плоская антенна поверхностной волны с ребристой замедляющей структурой
87. Радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах
88. Экранирование электромагнитных полей, узлов радиоэлектронной аппаратуры и их соединений. Материалы для экранов

89. Лазерная терапия. Лечебное применение волн оптического диапазона

90. Как объяснить волны слияний?

91. Концепция третьей волны Тоффлера

92. Анализ природы и свойств гравитационных волн методом электромеханической аналогии

93. Измерение длины волны излучения лазера интерференционным методом

94. Испытание электромагнитного реле тока

95. Принцип Кирлиан-эффекта (свечение предметов в электромагнитном поле)

96. Расчет катушки электромагнитного аппарата при постоянном и переменном токе

Подгузники Merries (S), 4-8 кг, 24 штуки.
Созданы специально для нежной кожи ребенка. У этих подгузников "дышащая" мягкая пористая вкладка, пропускающая в три раза больше
347 руб
Раздел: 6-10 кг
Кастрюля со стеклянной крышкой, 3 л.
Объем: 3 л. Диаметр: 18 см. Глубина: 11,5 см. Толщина стенок: 0,5 мм. Кастрюля из высококачественной нержавеющей стали класса
700 руб
Раздел: До 3 литров
Копилка "Свинка", с молотком, 15x15x14 см, арт. 223016.
Копилка поможет Вам наконец-то собрать требуемую сумму для покупки долгожданной вещицы. Регулярно удалять пыль сухой, мягкой
503 руб
Раздел: Копилки

97. Строение атомов, концепция непрерывной дескрепы и электромагнитных свойств атомов и материи

98. Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

99. Электродинамические и электромагнитные измерительные приборы

100. Электромагнитный расчет


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.