• Špecialita Vyššej atestačnej komisie Ruskej federácie01.04.03
• Počet strán 155

Časť I. POMALÉ POVRCHOVÉ MAGNETO-PLAZMOVÉ VLNY V POLOVODIČOCH

Kapitola I. Teoretické základy existencie povrchových elektromagnetických vĺn

1.1. Štruktúra elektromagnetického poľa v blízkosti povrchu magnetizovaného polovodiča

1.2. Teória pomalých povrchových vĺn

Kapitola II. Experimentálna metóda

2.1. Požiadavky na experimentálnu metódu

2.2. Všeobecné princípy techniky

2.3. Experimentálne nastavenie

2.4. O meracej technike

2.5. Vzorové možnosti

Kapitola III. Režim pohyblivej vlny

3.1. Nápad na experiment

3.2. Wavefront Shape Study

3.3. Rušenie pomalých vĺn

3.4. Základné vlastnosti vlny

3.5. Odraz vlny od okraja roviny vlnovodu

3.6. Účinnosť budenia povrchovými vlnami

3.7. Spojenie vlna-plocha

Kapitola IV. Šírenie vlnovodu PMV

4.1. Rozhodujúci experiment

4.2. Tvorba vlnovodu

4.3. Oblasť existencie vĺn

4.4. Tlmenie pomalých povrchových vĺn

4.5. Vplyv teploty na šírenie vĺn

Kapitola V. Režim stojatej vlny

5.1. Vzor pohybu vlny

5.2. Plochý Fabry-Perotov rezonátor

5.3. Disperzia povrchových vĺn

5.4. Štruktúra vlnového poľa

5.5. Polarizácia povrchových vĺn

5.6. Helikónové lúče

Kapitola VI. Zariadenia založené na pomalých PMV

Časť II. POVRCHOVÉ ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY NA SLANEJ VODE

Kapitola I. Analytický prehľad

1.1. História výskumu

1.2. Analýza negatívnych výsledkov výskumu

1.3. Kritika konceptu L.I. Mandelintamma

1.4. Moderný pohľad na Zenneckovu vlnu 1.5 Vlastnosti Zenneckovej vlny

Kapitola II. Experimentálne vyhľadávanie vĺn

2.1. Experimentálna metóda

2.2. Pozorovanie Zenneck-Sommerfeldovej vlny

2.3. Stojaci PEV na rovnej vodnej hladine

2.4. Experimenty s putujúcimi vlnami

2.5. Radiálna divergencia povrchovej vlny

2.6. Vertikálna štruktúra poľa

2.7. Emitor PEV Zenneka

Kapitola III. Aplikácie Zenneka PEV

3.1. Laboratórne pokusy podľa miesta

3.2. O excitácii SEW na hladine oceánu

3.3. Hansenov prirodzený experiment

3.4. O metodike experimentu v plnom rozsahu

3.5. Námorná rádiová komunikácia

3.6. PEV radar

Závery k časti II. Prečo nebola Zenneckova vlna pozorovaná v prirodzených podmienkach?

HLAVNÉ VÝSLEDKY

Odporúčaný zoznam dizertačných prác

• Elektromagnetické vlnové javy v obmedzenej a nerovnovážnej plazme elektrónov v tuhom stave 1998, doktor fyzikálnych a matematických vied Popov, Vjačeslav Valentinovič

• Účinky rezonančnej transformácie polarizácie elektromagnetických vĺn v štruktúrach s dvojrozmernou elektrónovou magnetoaktívnou plazmou 2001, kandidát fyzikálnych a matematických vied Teperik, Tatyana Valerievna

• Šírenie a emisia elektromagnetických vĺn v otvorenej štruktúre s dvojrozmernou elektrónovou plazmou a periodickou kovovou mriežkou 1998, kandidátka fyzikálnych a matematických vied Polishchuk, Olga Vitalievna

• Vlnové procesy a riadenie elektromagnetického žiarenia vo vodiacich štruktúrach s frekvenčným a priestorovým rozptylom 2010, doktor fyzikálnych a matematických vied Sannikov, Dmitrij Germanovič

• Akustické a spinové vlny v magnetických polovodičoch, supravodičoch a vrstvených štruktúrach 2009, doktorka fyzikálnych a matematických vied Polzikova, Natalya Ivanovna

Úvod dizertačnej práce (časť abstraktu) na tému „Nové typy povrchových elektromagnetických vĺn vo vodivých médiách“

V roku 1873 James Clerk Maxwell sformuloval rovnice, ktoré nesú jeho meno, a predpovedal existenciu elektromagnetických vĺn, ktoré sa šíria rýchlosťou svetla. Klasické experimenty Heinricha Hertza pozorovali elektromagnetické vlny vo voľnom priestore. Výsledky týchto experimentov si rýchlo získali celosvetovú slávu a uznanie. História štúdia povrchových elektromagnetických vĺn vznikajúcich na rozhraní dvoch médií s rôznymi dielektrickými vlastnosťami nebola taká jednoduchá, priam dramatická.

Koncept „povrchových elektromagnetických vĺn“ (SEW) zaviedol do vedy Arnold Sommerfeld, keď v roku 1899 uvažoval o probléme axiálneho prúdu v dlhom priamom drôte a získal riešenia Maxwellových rovníc, ktorých amplitúda rýchlo klesá so vzdialenosťou. z povrchu drôtu. Tieto riešenia interpretoval ako SEW, možno analogicky s Rayleighovými povrchovými akustickými vlnami. Povrchové elektromagnetické vlny zrejme prvýkrát experimentálne pozoroval R. Wood v roku 1902 pri rozptyle elektrónov v tenkej kovovej fólii. Tento jav nebol v tom čase pochopený a zostal známy ako „Woodove anomálie“ až do 60. rokov 20. storočia. Po A. Sommerfeldovi nemeckí teoretici Kohn a Uller zistili, že ploché rozhranie medzi dielektrikom a dobrým vodičom má usmerňujúci účinok na šírenie telesnej vlny a že SEW je možné na plochom rozhraní s nízkymi stratami.

V roku 1901 došlo k historickej udalosti: Guglielmo Marconi uskutočnil rádiový prenos cez Atlantický oceán na frekvencii 30 kHz. Tento úžasný objav viedol k špekuláciám o mechanizme šírenia rádiových vĺn. V tom čase sa ešte netušilo o existencii zemskej ionosféry, takže sa nehovorilo o možnosti diaľkovej rádiovej komunikácie v dôsledku odrazu rádiového lúča od ionosféry. Namiesto toho sa navrhovalo, že jeho experimenty vyvolali nový typ rádiových vĺn – povrchové vlny (SW).

Možno z tohto dôvodu začal Sommerfeldov postgraduálny študent Jacek Zenneck v roku 1907 objasňovať problém. Poukázal na súvislosť výskumu Kohna a Ullera s otázkou šírenia rádiových vĺn nad zemským povrchom. J. Zenneck pri vývoji svojich výsledkov ukázal, že v prostredí nielen s malými, ale aj veľkými stratami Maxwellove rovnice so zodpovedajúcimi okrajovými podmienkami pripúšťajú riešenie, ktoré možno nazvať povrchovou vlnou, usmerňovanou plochým rozhraním medzi dvoma médiá:

Hertzov P-vektor) 6 t.j. je kombináciou dvoch rovinných vĺn, z ktorých jedna je lokalizovaná vo vzduchu, druhá v médiu. Ak má médium konečnú vodivosť, potom a a P sú komplexné. Disperzný vzťah pre PV šíriace sa pozdĺž rozhrania medzi médiami s dielektrickými konštantami 8 a e0 má tvar k k,

2 &0 O kde k a co sú vlnový vektor a frekvencia vlny; co - ?

CO C c - rýchlosť svetla vo vákuu. Vlna je „priviazaná“ k povrchu, jej fázová rýchlosť je o niečo vyššia ako rýchlosť svetla v dielektriku a závisí od vlastností podkladového povrchu. Zenneck veril, že pole skutočného žiariča vo veľkej vzdialenosti od neho bude mať vzhľad vlny, ktorú našiel. Z jeho práce však vyplýva len to, že riešenia uvedeného tvaru sú kompatibilné s rovnicami elektrodynamiky, možnosť existencie FV, ale pole nie je nijako spojené s anténou, t.j. Hlavný bod radiačného problému nebol odhalený.

Prvú rigoróznu teóriu šírenia elektromagnetických vĺn vyžarovaných dipólom umiestneným na plochom rozhraní medzi dvoma homogénnymi médiami (zemou a vzduchom) podal A. Sommerfeld v klasickej práci z roku 1909. Významným krokom vpred bolo, že Zem nepovažoval za ideálny vodič a atmosféru za absolútny izolant a každej polovici pripisoval určitú konečnú dielektrickú konštantu a vodivosť.

Sommerfeld ukázal, že elektromagnetické pole emitované dipólom môže byť reprezentované ako súčet povrchovej a objemovej vlny. Veril, že na veľké vzdialenosti prevláda JZ, a tak vytvoril spojenie medzi povrchovou vlnou a zdrojom žiarenia. Inými slovami, považoval za dokázané, že na veľké vzdialenosti je pole z bodového zdroja Zenneck PV. Koncept PV Tsennek, podporovaný autoritou Sommerfelda, bol dlho takmer všeobecne akceptovaný. Aplikoval sa na interpretáciu mnohých anomálnych javov pozorovaných pri šírení rádiových vĺn, napríklad na tzv. „pobrežný lom“, keď sa vlna putujúca nad morom odráža od brehu.

Počnúc rokom 1919 však v teoretických prácach Weyla, Van der Pol, V.A. Focka a ďalších bol tento záver spochybnený a považovaný za chybný. Samotný A. Sommerfeld, poznajúc nepresnosti vo výpočtoch, nepovažoval koncepciu povrchovej vlny za chybnú. Spor medzi teoretikmi sa dal vyriešiť iba experimentom. Prvýkrát takýto experiment uskutočnil Feldman v roku 1933, ktorý študoval šírenie rádiových vĺn v blízkosti povrchu Zeme (zemský lúč) a nezaznamenal SW. Barrow sa potom v roku 1937 pokúsil odhaliť povrchovú vlnu Zenneck vzrušujúcimi rádiovými vlnami nad hladinou jazera Senneck v štáte New York a tiež zlyhal. Pod vedením akademikov L. I. Mandelstama a N. D. Papaleksiho sa v našej krajine uskutočnila séria rozsiahlych experimentov. Niekoľko rokov, od roku 1934 do roku 1941, sa skúmalo pole žiarenia konvenčných rádiových antén, skúmalo sa šírenie rádiových vĺn pozdĺž zemského povrchu (nad pevninou a morom), ale za žiadnych okolností nebola pozorovaná povrchová elektromagnetická Zenneck vlna. . Odvtedy sa v ruskej rádiofyzike pevne ustálil názor, že je nemožné vybudiť túto vlnu skutočnými žiaričmi a že samotný koncept Zenneckovej povrchovej vlny nezodpovedá fyzikálnej realite.

Nastala paradoxná situácia: existencia povrchovej elektromagnetickej vlny vyplýva z Maxwellových rovníc, ale nie je experimentálne pozorovaná. Platnosť elektrodynamických rovníc bola teda spochybnená. Túžba vyriešiť paradox prinútila autora postaviť sa za úlohu vykonávať nezávislý výskum v laboratórnych podmienkach. Získaný výsledok potvrdzuje správnosť Sommerfelda a Zennecka a odstraňuje rozpor.

V dôsledku opísaných udalostí záujem o povrchové elektromagnetické vlny výrazne klesol a v 40-50 rokoch sa prakticky neštudovali. Oživenie záujmu o SEW nastalo v 60. rokoch v súvislosti so štúdiom interakcie žiarenia s hmotou, hlavne s pevnými látkami a plazmou. Stern a Ferrell boli zrejme prví, ktorí ukázali, že vrcholy pozorované v nízkoenergetickej oblasti počas nepružného rozptylu rýchlych elektrónov v kovovej fólii (Woodova anomália) možno vysvetliť excitáciou povrchových plazmónov na rozhraní medzi kovom a oxidový film, ktorý ho pokrýva. Powellove experimenty potvrdili predpovede teórie. Povrchový plazmón je opísaný hornou časťou disperznej krivky SEW, ktorá sa nachádza blízko plazmovej frekvencie. (krivka 4 na obr. 2)

V posledných rokoch sa povrchové elektromagnetické vlny študujú teoreticky a experimentálne sa pozorujú v rôznych laboratóriách po celom svete. Zároveň sa urobili dva významné závery. Po prvé, bola daná jasná definícia povrchovej vlny: je to vlna, ktorá exponenciálne klesá, keď sa vzďaľuje od povrchu, pozdĺž ktorého sa šíri. Rozloženie vlnového poľa je najlepším dôkazom jeho povrchovej povahy. Po druhé, ukazuje sa, že povrchovú vlnu možno považovať za charakteristický typ vibrácií pre daný povrch. Excitácia PV je nezávislý problém a nemal by sa zamieňať s podmienkami existencie vlny. Keďže fázová rýchlosť SEW je trochu odlišná od rýchlosti svetla vo vzduchu, môže byť excitovaný pomocou telesných vĺn iba vtedy, ak je splnená podmienka synchronizácie - približná rovnosť fázových rýchlostí, alebo presnejšie, rovnosť zložiek vlnové vektory v smere šírenia. Z toho vyplýva, že nie každý žiarič dokáže vybudiť povrchovú vlnu. Podľa moderných teoretických koncepcií sú možné dva prípady (obr. 1 z práce)

Oblasti existencie vozidiel Fano a Zenneck SEV

Tsennek 8 p o

1) množstvo elektronického komplexu,0. Potom sa na rozhraní nachádzajú tzv Fano vlny s fázovou rýchlosťou V< с (прямая 5 на рис2), наблюдающиеся в газоразрядной плазме (поверхностные плазмоны), в полупроводниках и металлах. В настоящее время они активно исследуются и применяются в спектроскопии поверхности .

2) z-komplexné množstvo, c" > -8o, c" > 0, . Na plochom rozhraní sa objavuje povrchová Zenneck vlna s fázovou rýchlosťou V > c (priamka 6 na obr. 2). Táto vlna nebola pred našou prácou pozorovaná. Rozhranie (krivka 1 na obr. 1) medzi oblasťami existencie Fano a Zenneck je určené rovnicou s

0 e0, kde 8=8" + 18"

Pri prechode z plochého rozhrania na zakrivené s malým polomerom zakrivenia, menším ako je vlnová dĺžka, sa Zenneck vlna transformuje na Sommerfeldovu vlnu. Ten je opísaný inou, zložitejšou disperznou rovnicou, vrátane cylindrickej Besselovej a Hankelovej funkcie. Skupine výskumníkov sa podarilo v laboratórnych podmienkach vybudiť Zenneck-Sommerfeldovu SEW vlnu v mikrovlnnej oblasti, dokázať jej povrchnosť a zmerať jej hlavné charakteristiky.

Nová etapa štúdia SEW v plynnej a tuhej plazme je spojená so zohľadnením vplyvu vonkajšieho magnetického poľa na vodivé médium. V magnetickom poli sa vodivé médium stáva gyrotropným, objavuje sa nová charakteristika – frekvencia cyklotrónovej rotácie nosičov, ktorá vedie k zmene vlastností známych SEM (obr. 2). Napríklad povrchový plazmón (krivka 4 na obr. 2) sa transformuje na magnetoplazmón s mierne nižšou (niekoľko %) fázovou rýchlosťou. Verilo sa však, že vplyv magnetického poľa nebol príliš významný.

Autor experimentálne zistil (spolu s V.I. Baibakovom), že v konštantnom magnetickom poli sa elektrodynamické vlastnosti povrchu vodivého média dramaticky menia. To vedie k vzniku zásadne novej triedy povrchových elektromagnetických vĺn (krivka 1 na obr. 2). Existujú iba na povrchu zmagnetizovanej plazmy, majú jedinečné vlastnosti a šíria sa fázovými rýchlosťami oveľa nižšími ako je rýchlosť svetla vo vákuu, pre čo sme ich nazvali pomalé povrchové magnetoplazmové vlny (SMW). Niekedy sa v literatúre nazývajú povrchové helikony alebo Baibakov-Datsko vlny

Spektrum povrchových elektromagnetických excitácií 1-pomalé PMV; 2-svetlo v dielektriku; 3-Langmuirove vlny - objemové plazmóny; 4-povrchové plazmóny v plazme (polarity v dielektrikách, magnóny v magnetoch); 5-fano vlna; 6-Zenneck vlna;

Dizertačná práca pozostáva z dvoch častí, prvá časť je venovaná pomalým povrchovým magnetoplazmovým vlnám v polovodičoch, druhá časť je venovaná povrchovým elektromagnetickým vlnám v slanej vode. Pomalé PMV sme objavili v pevných látkach v roku 1971. Počas ich

Po desiatich rokoch štúdia bola vyvinutá technika na budenie, oddelenie od zmiešaného poľa, identifikáciu a meranie hlavných charakteristík povrchových elektromagnetických vĺn v laboratórnych podmienkach. To umožnilo v nasledujúcich rokoch experimentálne dokázať existenciu povrchovej elektromagnetickej Sommerfeld-Zenneckovej vlny.

Pomalé PMV v 1p8b

Teória pomalých PMV v polovodičovej plazme bola skonštruovaná po ich experimentálnom objave. Existencia a vlastnosti pomalých povrchových magnetoplazmových vĺn vyplývajú z riešení Maxwellových rovníc napísaných pre obmedzené vodivé prostredie s vhodnými okrajovými podmienkami a sú opísané disperznou rovnicou štvrtého rádu. Teóriu javu vybudovala skupina charkovských teoretikov pod vedením V.M. Jakovenka. Jeho hlavné ustanovenia sú nasledovné.

V konštantnom magnetickom poli sú elektromagnetické vlastnosti polovodiča anizotropné. Ak je vektor magnetického poľa H nasmerovaný pozdĺž osi Ob, potom je dielektrická konštanta média opísaná gyrotropným tenzorom 0

XX xy 0 xy yy

0 0, kde mimodiagonálne zložky zodpovedajú vysokofrekvenčnému Hallovmu prúdu.

V polovodiči v konštantnom magnetickom poli sú dve objemové elektromagnetické vlny (obyčajná-antihelikónová a mimoriadna-helikónová, vyznačujúca sa opačným smerom kruhovej polarizácie) s rôznymi charakteristikami šírenia. Pri frekvenciách oveľa nižších ako je kolízna frekvencia nosičov V, ako aj plazmových Jp a cyklotrónových kociek (s « Shp, coc, V) za podmienky V « coc, mimoriadne vlny majú mierny útlm a polovodič sa ukazuje ako pre nich transparentné médium s veľkým efektívnym indexom lomu. Žiadna z týchto vĺn však nemôže byť povrchová, pretože nespĺňajú okrajové podmienky na povrchu polovodiča, ktoré spočívajú v spojitosti zložiek vektora sily magnetického poľa vlny na rozhraní. Tieto podmienky sú splnené pre superpozíciu obyčajných a mimoriadnych vĺn, ktoré tvoria povrchové magnetoplazmové vlny na rozhraní

11 dvoch typov: rýchle (y ~ c), ktoré sa v neprítomnosti vonkajšieho magnetického poľa transformujú na známe povrchové elektromagnetické vlny (povrchové plazmóny) a pomalé (y ~ c) PMV, ktoré bez magnetického poľa neexistujú.

Nechajte polovodič zaberať polovičný priestor<0 и граничит с вакуумом. Тогда, при условиях у « С0С; С22| » |8ху| » |£хх|:

8 XX £ 22 xy rozptyl a oblasť existencie pomalých vĺn sú určené vzťahmi

2 2 S SOZ v [£уу (1 + БШ 2 в) + 218ух БШ in

Po zjednodušení (2) nadobúda tvar с = к2Нпс 2 ме

Ya0.ush@< О где 3 = а затухание:

A co (ku ~ k*)exhu co y L, 2 yy

5) uhol medzi magnetickým poľom H 0 a dvojrozmerným vlnovým vektorom k v rovine separácie prostredia, X2~ zložka vlnového vektora v médiu, kofrekvencia, c-rýchlosť svetla vo vákuu, n-koncentrácia hlavných nosičov náboja v polovodiči, náboj e-elektrónu .

Vzťah (2a) ukazuje, že pomalé PMV majú kvadratický disperzný zákon, vzťah (3) ukazuje, že šírenie vlny pozdĺž magnetického poľa je nemožné, t.j. vlny sú šikmé a existujú len v dvoch úzkych sektoroch. Vzťah (4) znamená, že vlny sú nerecipročné (jednosmerné) vzhľadom na smer

12 konštantné magnetické pole. Pomalé povrchové magnetoplazmové vlny môžu existovať v nasledujúcich médiách:

1) v jednozložkovom polovodiči s relatívne nízkou koncentráciou nosiča, keď je predpätie väčší ako vodivý prúd;

2) v hustej (predpätie je malý) jednozložkovej plazme v tuhom stave s anizotropnou hmotnosťou nosičov; podobná vec sa pozoruje napríklad pri viacvalových polovodičoch;

3) v hustej jednozložkovej plazme so zmagnetizovanými elektrónmi a nezmagnetizovanými otvormi.

Diagram oblasti existencie pomalých PMV v špecifickom polovodiči, antimonide india, je na obr. X

Obr.3. Teoretická oblasť existencie pomalých povrchových vĺn v indium antimonide (pohľad zhora na povrch polovodiča). el = 45°-60°, e2 = 135°-150°. Kučeravá šípka označuje smer magnetického poľa

Experimentálne sme objavili pomalé PMV a študovali sme ich v indium antimonide, polovodiči s vysokou mobilitou nosiča (až l

77000 cm /V.sec pri T=ZOOK), hlavne pri izbových teplotách, vo frekvenčnom rozsahu 10 MHz - 2 GHz a v magnetických poliach do 30 kOe. Experimentálna metóda vyvinutá autorom umožnila excitovať a prijímať pomalé vlny a študovať ich vlastnosti v rôznych režimoch šírenia:

Stojatá vlna (plochý Fabry-Perotov rezonátor);

Vlnovod;

Pohybujúca sa rovinná vlna na voľnej hladine.

V tomto poradí experiment prebiehal v priebehu času. Každý z týchto režimov umožnil určiť tie charakteristiky vlny, ktoré nebolo možné získať inými metódami, reprodukujúc

13 verili a dopĺňali iných. Experimentálny dôkaz existencie novej triedy povrchových elektromagnetických vĺn sa scvrkáva na nasledujúce overené fakty.

Oblasť existencie.

Obrázok 8 ukazuje diagram jedného z experimentov, v ktorom boli pozorované vlny pohybujúce sa po voľnom povrchu. Závislosť výkonu VF signálu prechádzajúceho po povrchu polovodiča od orientácie magnetického poľa je na obr.20. Je vidieť, že na povrchu zmagnetizovaného polovodiča sú dva zvolené smery, v ktorých je pozorovaný najväčší prenos signálu. Tieto smery sa zhodujú so sektormi teoretickej oblasti existencie pomalých PMV.

Pomalosť vlny.

Zaznamenal sa typ vlny postupujúcej po povrchu v danom zvolenom smere, pod určitým uhlom k magnetickému poľu (obr. 18). Porovnanie jeho dĺžky X s dĺžkou elektromagnetickej vlny rovnakej frekvencie vo vákuu X0 ukazuje, že 103 I t.j. X « X0 a vlna je pomalá.

Disperzia

Meraním závislosti vlnovej dĺžky od frekvencie a intenzity magnetického poľa sa zistilo, že jej disperzia je kvadratická a zhoduje sa s teoretickou, určenou vzťahom (2); krivka rozptylu je na obr.43. Rozptyl závisí od veľkosti magnetického poľa, t.j. vlna je magnetoplazma.

Nereciprocita

Početnými experimentmi sa zistilo, že pomalé vlny sa šíria jednosmerne, čo potvrdzujú najmä obrázky 17, 20. Jednosmerné šírenie bolo pozorované aj v režime ich šírenia vlnovodom (obr. 31). Režimy vlnovodu sa vytvárajú, keď je povrch polovodiča obmedzený rovnobežnými hranami kolmými na magnetické pole. V tomto prípade sa vlna šíri cez pole.

Povrchové pripojenie

Smery šírenia vĺn sú jednoznačne určené nielen orientáciou vonkajšieho magnetického poľa, ale aj orientáciou normály k povrchu polovodiča. Tento efekt „prichytenia sa k povrchu“ sa jasne prejavuje, keď je vlna excitovaná na rovinách platne india a antimonidu magnetizovanej rovnobežne s jej rovinou. Experimentálne zaznamenaný diagram smerov šírenia vĺn v rovinách dosky je na obr. 28. Vlny vybudené na hornej a dolnej rovine v súlade s orientáciou normál k týmto rovinám prebiehajú v opačných smeroch k sebe.

Priečna štruktúra vlnového poľa

Rozloženie poľa je znázornené na obr. 44. Je vidieť, že pole povrchovej vlny na oboch stranách povrchu polovodiča klesá, ale jeho maximum nie je na povrchu, ale je posunuté hlboko do média. Takéto rozloženie amplitúd je pre povrchové vlny nezvyčajné a nepozorujeme ho pre iné vlny tohto typu (rýchle povrchové elektromagnetické vlny, gravitačne-kapilárne vlny na povrchu kvapaliny, povrchové akustické vlny). Posun maxima vlnového poľa pod povrch polovodiča je spôsobený zvláštnosťami šírenia elektromagnetických vĺn v gyrotropnom prostredí a vysvetľuje sa interferenciou dvoch čiastkových vĺn, ktoré existujú v objeme polovodiča (obyčajné a mimoriadne ) a majú rôznu rýchlosť rozpadu poľa hlboko do polovodiča a sú v protifáze na jeho povrchu.

Útlm

Pre vlastný antimonid india pri izbovej teplote a v magnetickom poli 18 kOe je útlm 2,7 dB alebo 1,35-násobok amplitúdy na vlnovú dĺžku. Za rovnakých podmienok je vlnová dĺžka v smere magnetického poľa ~7 mm (v smere šírenia X-5 mm), takže útlm na jednotku dĺžky je približne 0,4 dB/mm alebo dvojnásobok amplitúdy vo vzdialenosti 10 mm. Pre pomalé PMV je útlm na vlnovú dĺžku konštantný a nezávisí od frekvencie.

Polarizácia

Maximálny prenos signálu po povrchu vzorky (obr. 46) sa pozoruje pri inštalácii žiariča, ktorý vybudí vlnu TE (H-zložka poľa je kolmá k povrchu), čo zodpovedá teórii PMV. Presne povedané, vlna je elipticky polarizovaná.

Vedecký a praktický význam získaných výsledkov spočíva v tom, že spektrum známych povrchových elektromagnetických kmitov optického frekvenčného rozsahu (plazmóny, polaritóny, magnóny) dopĺňajú dve nové vetvy: pomalá povrchová magnetoplazmová vlna a rýchla Sommerfeld- Zenneck vlna, objavená v oblasti HF a Microwave, ktorá otvára nový HF smer výskumu v povrchovej elektrodynamike.

Na základe pomalých PMV, nové metódy štúdia povrchu vodivých médií (kovy, polovodiče, plazma), metódy určovania parametrov polovodičov, diagnostika tuhej plazmy, ako aj nové typy snímačov magnetického poľa, rádiotechnické zariadenia. na rôzne účely je možné vytvárať aktívne polovodičové mikrovlnné zariadenia a magnetoplazmové TWT. , riadené prvky planárnych optických systémov spracovania informácií.

Význam výskumu presahuje rámec fyziky pevných látok. V ionosfére Zeme existujú priaznivé podmienky na šírenie pomalých magnetoplazmových vĺn. Ak sú experimentálne objavené, je možné použiť PMV na výskum a aktívne ovplyvňovanie zemskej ionosféry, ako aj na vytváranie ďalších rádiových komunikačných kanálov.

Priorita

Každý nový fyzikálny jav musí byť prediskutovaný a uznaný vedeckou komunitou, preto je vhodné poskytnúť informácie o jeho priorite a uznaní v Rusku a zahraničí.

Možnosť existencie pomalých PMV bola teoreticky podložená v článku S.I. Khankina a V.M. Yakovenka „O excitácii povrchových elektromagnetických vĺn v polovodičoch“, ktorý dostali redaktori časopisu „Solid State Physics“ 19. 1966. . O experimentálnej detekcii pomalých vĺn informovali V.I. Baibakov a V.N. Datsko v prioritnom článku „Povrchové vlny v ln8b“, ktorý dostali do redakcie časopisu „JETP Letters“ 17. januára 1972.

Po zverejnení našich hlavných prác sa objavili články, ktoré sa dotýkali priority a významu nového fenoménu. Napríklad Fly and Queen's paper poznamenal, že "Baibakov a Datsko prezentovali experimentálne výsledky naznačujúce, že v plazme HnSb s elektrónovými dierami pri izbovej teplote existuje nová nízkofrekvenčná povrchová vlna"; A. B. Davydov a V. A. Zakharov poukazujú na prioritu S. I. Khankiny a V. M. Jakovenka v teoretickom, V. I. Baibakova a V. N. Datska v experimentálnom výskume nového typu povrchových vĺn. V článku E.A. Kanera a V.M. Yakovenka v časopise „Advances in Physical Sciences“ sa uvádza, že povrchová helikónová vlna bola predpovedaná

16 zapojených do práce nedávno experimentálne objavili Baibakov a Datsko v indium antimonide."

Otázka spoľahlivosti objaveného javu bola vo vedeckej literatúre široko diskutovaná; v diskusii bola preukázaná pravosť. Nezávislé experimentálne potvrdenie bolo dielom G. Ruybisa a R. Tolutisa.

Povrchové elektromagnetické vlny na slanej vode

Akýkoľvek skutočný zdroj elektromagnetického poľa umiestnený na rozhraní medzi dvoma médiami budí povrchové aj objemové vlny; ich oddelenie sa ukazuje ako náročná experimentálna úloha. V našich experimentoch boli SEW pozorované v laboratórnych podmienkach na povrchu vody s rôznou slanosťou (hlavne 35%o) vo frekvenčnom rozsahu 0,7-6,0 GHz. Boli použité skôr vyvinuté metódy na vzrušovanie a štúdium stojatých a pohybujúcich sa povrchových vĺn.

V režime stojatej vlny bola Sommerfeld-Zenneck vlna (cylindrická modifikácia plochého Zenneckova PV) prvýkrát pozorovaná na stĺpci slanej vody umiestnenom medzi dvoma kovovými plátmi predstavujúcimi plochý Fabry-Perotov rezonátor. Meral sa rozptyl a priečne rozloženie poľa, čo jasne ukazuje jeho povrchovú povahu. Povrchová elektromagnetická vlna bola tiež študovaná na rovnej hladine vody v rezonátore dvoch plochých paralelných dosiek ponorených do vody za podmienok jej rozmerovej rezonancie. Súčasne bola PV oddelená od objemových polí a bola zmeraná jej amplitúdová štruktúra.

V režime postupnej vlny pomocou špeciálne navrhnutého žiariča bolo možné odtrhnúť objemové žiarenie z povrchu a nasmerovať ho nahor pod veľkým uhlom k horizontu, čím sa PV oslobodilo od prímesí objemového poľa. Pri žiarení takéhoto zdroja umiestneného nad hladinou vody sa zisťuje prítomnosť vlny šíriacej sa po hladine, ktorej amplitúda klesá so vzdialenosťou p od žiariča, čo zodpovedá divergencii PV vybudenej o. osovo symetrický zdroj. Merania vertikálnej štruktúry poľa v tejto vlne ukázali, že pole exponenciálne klesá so vzdialenosťou od povrchu a namerané závislosti výšky lokalizácie od frekvencie a salinity vody sa ukázali byť v dobrej zhode s teoretickými výpočtami.

Analýza výsledkov jediného nám známeho experimentu (Hansen, USA, 1974) o šírení elektromagnetického poľa v rozsahu dekametrov (5-30 MHz), excitovaného špeciálnymi anténami, nad hladinou oceánu po dĺžke dráhy 237 km. Na rozdiel od Hansena, ktorý našiel nevysvetliteľnú anomáliu v šírení elektromagnetického poľa, sme dospeli k záveru, že v jeho experimente bola excitovaná zmes objemových a povrchových vĺn a samotná dráha vybrala menej tlmené vlny. Ukázali sme, že pri frekvenciách pod určitou kritickou frekvenciou závislou od salinity (15 MHz v prípade Hansena) je Zenneck PV zoslabený oveľa menej ako pozemný lúč. Následne pri frekvencii nad 15 MHz dochádzalo k šíreniu elektromagnetického poľa vo forme zemného lúča a pri frekvencii pod 15 MHz vo forme Zenneck PV, čo vysvetľuje anomáliu. Údaje relatívneho útlmu SW získané z Hansenovej práce sú v dobrej zhode s výsledkami vlastných laboratórnych meraní.

Pozorovanie a identifikácia Zenneckovej vlny v laboratóriu je prvým krokom pri štúdiu tohto javu. Ďalším krokom je štúdium v ​​prírodných podmienkach. Zvažovali sme rôzne aspekty šírenia JZ nad hladinou oceánu (zakrivenie Zeme, vplyv vĺn) z pohľadu možnosti vytvorenia nových diaľkových rádiových komunikačných kanálov a Zenneckovho radaru povrchových vĺn.

Materiál dizertačnej práce je uvedený v nasledujúcom poradí.

Časť I. Pomalé PMV v polovodičoch

Kapitola I skúma spektrum normálnych elektromagnetických vĺn na povrchu zmagnetizovaného polovodiča a načrtáva teóriu pomalej povrchovej magnetoplazmovej vlny.

Kapitola II popisuje experimentálnu techniku, experimentálne usporiadanie a parametre vzoriek.

V kapitole III sa skúmali vlny pohybujúce sa po voľnej hladine, bola zistená oblasť ich existencie, tvar vlny, nereciprocita šírenia a závislosť dĺžky od uhla medzi smerom jej šírenia a orientáciou vlny. sa vytvorilo magnetické pole, oddelila sa povrchová vlna a podpovrchový helikónik.

Kapitola IV je venovaná povrchovým vlnám v obmedzených štruktúrach (režim šírenia vlnovodu). Stanovila sa oblasť existencie vlny v magnetickom poli, meral sa útlm a vplyv teploty na charakteristiky šírenia a preukázala sa výrazná nereciprocita a jednosmernosť šírenia vlny voči magnetickému poľu.

V kapitole V sú uvedené výsledky štúdie v režime stojatých vĺn vo Fabryho-Perotovom povrchovom rezonátore. Uvažuje sa vzor pohybu vĺn, určuje sa jeho štruktúra, rozptyl a rýchlosť. Je opísaný efekt nezvyčajnej koncentrácie poľa objemových vĺn, vznik helikónických lúčov v objeme polovodiča, objavený pri štúdiu pomalých PMF.

V kapitole VI je navrhnutých 12 rádiotechnických zariadení, ktoré by mohli byť vytvorené na báze pomalých povrchových magnetoplazmových vĺn.

Časť II Povrchové elektromagnetické vlny na slanej vode

Kapitola I poskytuje analýzu práce na povrchových elektromagnetických vlnách bez magnetického poľa: sú uvedené zásadne dôležité body teórie A. Sommerfelda; teoretický koncept L.I. Mandelyptamma je kriticky preskúmaný; je prezentovaný moderný pohľad na povrchové elektromagnetické vlny; Sú popísané základné vlastnosti Zenneckovej vlny.

Podobné dizertačné práce v odbore "Rádiofyzika", 01.04.03 kód VAK

• Elektromagnetické budenie vo vodičoch s anizotropnou pásovou štruktúrou 1984, kandidát fyzikálnych a matematických vied Savinsky, Sergej Stepanovič

• Zákonitosti tvorby usporiadaných mikro- a nanoštruktúr v kondenzovanej hmote pri laserovej excitácii povrchových polaritónových módov 1999, doktor fyzikálnych a matematických vied Soloviev, Oleg Viktorovič

Záver dizertačnej práce na tému „Rádiofyzika“, Datsko, Vladimir Nikolaevič

HLAVNÉ VÝSLEDKY

1 Bolo dokázané, že pomalé (s) povrchové elektromagnetické vlny existujú v magnetickom poli na rozhraní medzi prostredím podobným plazme a dielektrikom.

2 Spektrum povrchových elektromagnetických kmitov je doplnené o nízkofrekvenčnú vetvu: pomalé magnetoplazmové vlny boli objavené a študované v indium antimonide pri 200-400 K, vo HF a mikrovlnnej oblasti a v magnetických poliach do 30 kOe. Doména existencie je stanovená; disperzia; fázová rýchlosť a útlm, štruktúra priečneho poľa; polarizácia.

3 Zistilo sa, že v magnetizovanom polovodiči sa objemový helikónik v blízkosti povrchu premení na pseudopovrchovú vlnu.

4 Bola vyvinutá experimentálna metóda na štúdium povrchovej pomalej magnetoplazmy a rýchlych elektromagnetických vĺn na povrchu vodivých médií.

5 Bol objavený fenomén „elektromagnetického prepichnutia“: v indium antimonidovej platni umiestnenej v magnetickom poli kolmom na jej rovinu sa mikrovlnné elektromagnetické pole s nehomogénnou excitáciou šíri celým objemom vo forme vlny s anomálne koncentrovaným poľom. , odlišný od známej heligonky.

7 Bolo navrhnutých 12 zariadení na báze pomalých povrchových magnetoplazmových vĺn a získali sa dva autorské certifikáty.

Upozorňujeme, že vyššie uvedené vedecké texty sú zverejnené len na informačné účely a boli získané prostredníctvom rozpoznávania textu pôvodnej dizertačnej práce (OCR). Preto môžu obsahovať chyby spojené s nedokonalými rozpoznávacími algoritmami. V súboroch PDF dizertačných prác a abstraktov, ktoré dodávame, sa takéto chyby nevyskytujú.

Veľkosť: px

Začnite zobrazovať zo stránky:

Prepis

1 Syomkin Sergey Viktorovich, Smagin Viktor Pavlovič ELEKTROMAGNETICKÉ ÚČINKY SPÔSOBENÉ VLNAMI MORSKEJ POVRCHY Adresa článku: Článok bol publikovaný v autorskom vydaní a odráža pohľad autora (autorov) na túto problematiku. Zdroj Almanach modernej vedy a vzdelávania Tambov: Certifikát, (59). C ISSN Adresa časopisu: Obsah tohto čísla časopisu: Vydavateľstvo "Gramota" Informácie o možnosti publikovania článkov v časopise sú zverejnené na webovej stránke vydavateľstva: Redakcia kladie otázky súvisiace s vydávaním vedeckých materiálov na zaslanie komu:

2 194 Vydavateľstvo „Gramota“ Obr. 3. Vyplňovanie kompetencií Vypracovať informačný systém pre účtovanie objektov inteligentného systému. Bol zvolený programovací jazyk PHP, keďže tento programovací jazyk umožňuje vytvárať dynamické webové stránky a spájať ich s databázou implementovanou v MySQL. Tento prístup vám umožňuje umiestniť systém na internet a pristupovať k nemu odkiaľkoľvek bez dodatočného softvéru. Vyvinutý informačný systém na evidenciu duševného vlastníctva prispieva k: - skráteniu času stráveného participáciou na vývoji a implementácii jednotnej patentovej a licenčnej politiky organizácie; - prerozdelenie pracovnej záťaže zamestnancov organizácie; - zvýšenie efektívnosti účtovníctva a kontroly evidencie duševného vlastníctva a včasnej evidencie hlásení o nich. Informačný systém evidencie predmetov duševného vlastníctva umožňuje pohodlné a spoľahlivé ukladanie a správu údajov útvaru, možnosť prípravy podkladov na podanie žiadosti o úradnú registráciu počítačového programu alebo databázy. Tým sa výrazne skvalitní služby na ochranu a ochranu duševného vlastníctva a zvýši sa efektívnosť práce s predmetmi duševného vlastníctva. Referencie 1. Celoruské vedecké a technické informačné centrum [Elektronický zdroj]. URL: (dátum prístupu:). 2. Duševné vlastníctvo: ochranná známka, vynález, patentovanie, patentový zástupca, patentový úrad, Rospatent [elektronický zdroj]. URL: (dátum prístupu:). 3. Sergeev A.P. Práva duševného vlastníctva v Ruskej federácii: učebnica. M., s. 4. Federálny inštitút priemyselného vlastníctva [Elektronický zdroj]. URL: (dátum prístupu:). MDT Fyzikálne a matematické vedy Sergej Viktorovič Semkin, Viktor Pavlovič Smagin Štátna univerzita ekonómie a služieb Vladivostok ELEKTROMAGNETICKÉ ÚČINKY SPÔSOBENÉ VLNAMI MORSKÉHO POVRCHU 1. Úvod Morská voda, ako je známe, je vodivá kvapalina v dôsledku prítomnosti iónov rôznych znakov v to. Jeho elektrická vodivosť v závislosti od teploty a slanosti môže Syomkin S.V., Smagin V.P., 2012

3 ISSN Almanach modernej vedy a vzdelávania, 4 (59) zmena na hladine oceánu do 3-6 Sym/m. Makroskopické pohyby morskej vody v geomagnetickom poli môžu byť sprevádzané vznikom elektrických prúdov, ktoré zase vytvárajú dodatočné magnetické pole. Toto indukované pole ovplyvňuje množstvo rôznych faktorov. Po prvé, typ hydrodynamického zdroja - morské povrchové vlny, vnútorné vlny, prúdy a prílivy a odlivy, dlhé vlny ako tsunami atď. Indukované elektromagnetické pole môžu vytvárať aj iné typy makroskopického pohybu vody – akustické vlny a umelé zdroje – podvodné výbuchy a lodné vlny. Po druhé, toto pole môže byť ovplyvnené elektrickou vodivosťou hornín morského dna a topografiou morského dna. Možno tiež poznamenať, že podobný problém ako pri výpočte indukovaného poľa v morskom prostredí vzniká aj v seizmológii – pohyb litosféry v magnetickom poli Zeme vedie k vzniku indukovaných prúdov. Jedným zo smerov na štúdium časopriestorovej štruktúry indukovaného poľa je prípad, keď je generované dvojrozmernou povrchovou vlnou. Výpočet elektromagnetického poľa indukovaného povrchovou vlnou možno vykonať v rôznych aproximáciách a pre rôzne modely morského prostredia. V prácach bolo vypočítané pole indukované morskými povrchovými vlnami v aproximácii nekonečne hlbokého oceánu a v práci boli teoreticky študované polia indukované veternými vlnami v plytkých zónach s prihliadnutím na konečnú premennú hĺbku. Zložitejší hydrodynamický model morských vĺn - vírové vlny s konečným hrebeňom - ​​bol uvažovaný v r. To znamená, že je možný značný počet rôznych možností formulovania problému v závislosti od vplyvu, ktoré faktory je potrebné vziať do úvahy. V tejto práci študujeme vplyv elektrických a magnetických vlastností spodných hornín, konkrétne ich magnetickej permeability a elektrickej vodivosti, na indukované elektromagnetické pole. Štúdium vplyvu vlastností spodných hornín na magnetické pole je zvyčajne obmedzené na zohľadnenie iba ich elektrickej vodivosti, pretože spodné horniny spravidla nemajú výrazné magnetické vlastnosti. V pobrežnej zóne oceánu je však celkom možné, že aj spodné horniny majú magnetické vlastnosti. Okrem toho sa ukazuje [Tamtiež], že pre potenciálny pohyb tekutín je vznik prúdov v spodných horninách možný len vďaka indukčným efektom – termín v Maxwellových rovniciach. A vynechanie tohto pojmu (kvázistatická aproximácia) vedie k tomu, že indukované pole vôbec nezávisí od vodivosti spodných hornín. Preto budeme uvažovať o tejto formulácii problému určenia elektromagnetického poľa indukovaného povrchovou vlnou, v ktorej má dno nielen elektrickú vodivosť, ale aj magnetické vlastnosti, a budeme brať do úvahy aj vplyv samoindukcie. 2. Základné rovnice a okrajové podmienky Na riešenie úlohy určenia elektromagnetického poľa vyvolaného pohybom morskej vody v geomagnetickom poli sa používa Maxwellov systém rovníc: (1) Vzťah medzi dvojicami vektorov a (materiálové rovnice) ako aj vyjadrenie pre prúdovú hustotu sú v rôznych médiách rôzne . Budeme predpokladať, že vo vzduchu (médium I) je spojenie medzi vektormi charakterizujúcimi elektromagnetické pole rovnaké ako vo vákuu a neexistujú žiadne elektrické prúdy a priestorové náboje: (2) Morskú vodu (médium II) budeme považovať za homogénne v hydrodynamických aj elektromagnetických vlastnostiach. Materiálové rovnice v súradnicovom systéme, vzhľadom na ktorý sa tekutina pohybuje, sú opísané v. Za predpokladu, že rýchlosť pohybu vody je nízka a indukované magnetické pole je podstatne menšie ako geomagnetické pole, dostaneme: , (3) (4) kde a sú elektrická permeabilita a vodivosť morskej vody. Zoberme si otázku objemových elektrických nábojov vo vode. Z rovníc (1), vzťahu (3), Ohmovho zákona (4) a podmienok zachovania elektrického náboja dostaneme: (5) Pre prípad stacionárneho procesu, keď a má riešenie (5) tvar: kde je charakteristický čas pre nastolenie stacionárneho stavu. Pri,. To znamená, že môžu byť akékoľvek zavedené hydrodynamické a hydroakustické procesy

4 196 Vydavateľstvo „Gramota“ možno považovať za ustálené v elektrodynamickom zmysle. Keďže cyklické frekvencie nepresahujú ani ultrazvukové vlny, môžeme s dobrou presnosťou predpokladať, že pri potenciálnom pohybe morskej vody () teda v morskej vode nie sú žiadne vesmírne náboje. Budeme predpokladať, že horniny dna (médium III) sú polonekonečné homogénne prostredie s vodivosťou, dielektrickou a magnetickou permeabilitou, resp. Materiálové rovnice a Ohmov zákon v tomto médiu sú nasledovné: (6) Objemová hustota elektrických nábojov v médiu III sa riadi rovnicou podobnou (5), ale s nulou na pravej strane. Preto v stacionárnom periodickom režime. Charakteristický čas na vytvorenie rovnováhy je rovnakého rádu ako. Ako je znázornené na , okrajové podmienky na hraniciach I-II a II-III majú rovnaký tvar pre nízke rýchlosti pohybu vody ako pre stacionárne médiá. Teda na hranici I-II:, (7) Na hranici II-III:, (8) Hustoty povrchového náboja nie sú vopred známe a zisťujú sa pri riešení úlohy. 3. Dvojrozmerná povrchová vlna Uvažujme dvojrozmernú povrchovú vlnu šíriacu sa v smere osi (os smeruje zvislo nahor a rovina sa zhoduje s nenarušenou hladinou vody). Rýchlosti kvapalných častíc budú nasledovné:, (9) - morská hĺbka., a súvisia s disperzným vzťahom (10) Zaveďme uhly a ktoré určujú orientáciu vektora geomagnetického poľa (v pôvodnom súradnicovom systéme ) takto: To znamená, že je to uhol medzi vertikálou a vektorom v závislosti od zemepisnej šírky miesta a je to uhol medzi smerom šírenia vlny a priemetom vektora do horizontálnej roviny. Budeme hľadať riešenie sústavy (1) v tvare Dosadením týchto výrazov do (1) dostaneme: (11) (12) (13) (14) (15) ( () (16) ( (17) ( () (18) Rovnice (11)-(18) možno rozdeliť do dvoch skupín: rovnice (11), (13), (16) a (18) pre komponenty a rovnice (12), (14) , (15) a (17 ) pre komponenty a.Rovnice druhej skupiny riešime nasledovne.a vyjadríme ich cez: a rovnice pre majú tvar Tu,.Hľadanie všeobecného riešenia (20) a pomocou (19 ), získame v prostredí I: (19) (20)

5 ISSN Almanach modernej vedy a vzdelávania, 4 (59) v prostredí II:, (21) (22) v prostredí III:, (23) Na určenie koeficientov a používame okrajové podmienky (7) a (8) Vylúčením a redukujeme sústavu na dve rovnice pre a ktoré zapíšeme v maticovom tvare: () () () Riešením tejto sústavy nájdeme koeficienty a cez ktoré sú vyjadrené zložky elektromagnetického poľa, a. Podobným spôsobom riešime pre zložky sústavu rovníc (11), (13), (16) a (18) a rovnice pre majú tvar Zložka je vyjadrená z (19). Riešením (25) a použitím (23) a (19) nájdeme zložky v médiu I: v médiu II: (24) (25) (26) (27) v médiu III: Pomocou okrajových podmienok (7) a (8) ), dostaneme: (28) Preto a. Teda vo všetkých troch prostrediach a ( (29) ( (30) Komponent má na hraniciach medzi prostrediami diskontinuity. To znamená, že na hraniciach sú povrchové náboje, ktorých hustoty sú určené z podmienok (7) a ( 8): (hranica I -II) (31) (hranica II-III) (32) Zo získaného riešenia vyplýva, že zložky prúdovej hustoty a sú rovné nule vo všetkých troch prostrediach, čo je v súlade s podmienkou zachovania elektrického náboja.zložka nie je nulová a

6 198 Vydavateľstvo "Gramota" rádovo je. Existencia periodicky sa meniacich povrchových nábojov na prvý pohľad odporuje podmienke: keďže médium nie je supravodivé, neexistujú žiadne povrchové prúdy a zmena povrchového náboja môže byť spojená iba s existenciou zložky objemového prúdu kolmej k hranici . Hodnotu tejto zložky zistíme z podmienky zachovania náboja, teda pomer bude rádovo ako pre morskú vodu a typické frekvencie veterných vĺn je približne. To znamená, že pri vyraďovaní neprekračujeme presnosť, s akou sa zohľadňujú materiálové rovnice (2), (4) a (6) a okrajové podmienky (7) a (8). 4. Výsledky výpočtu a závery Pre dvojrozmernú povrchovú vlnu, ktorá má ľubovoľný smer vzhľadom na magnetický poludník, sme vypočítali zložky magnetického a elektrického poľa vo všetkých prostrediach, ako aj povrchové elektrické náboje na dne a voľné povrch. Vplyv elektrických a magnetických vlastností spodných hornín na vlnou indukované magnetické pole sa prejavuje nasledovne. Ryža. 1 Na obr. Obrázok 1 ukazuje závislosti amplitúd zložiek rovnakých nad povrchom a (v jednotkách) od periódy vlny pre vlny rovnakej amplitúdy. Krivka 2 zodpovedá prípadu nemagnetického a nevodivého dna (,), krivka 1 prípadu nemagnetického vodivého dna (,), krivka 4 prípadu magnetického nevodivého dna (, ), a krivka 3 k prípadu magnetického vodivého dna (,). Všetky krivky sú vypočítané pre daný prípad. Ukazuje sa, že pre akúkoľvek hodnotu periódy vlnenia sa indukované pole monotónne zvyšuje so zvyšujúcou sa magnetickou permeabilitou dna a klesá so zvyšujúcou sa jeho vodivosťou. Závislosť magnetického poľa na perióde vlny môže byť buď monotónne rastúca, alebo môže mať maximum, v závislosti od orientácie vlny vzhľadom na geomagnetické pole. Ryža. 2

7 ISSN Almanach modernej vedy a vzdelávania, 4 (59) Na Obr. Obrázok 2 ukazuje závislosti indukovaného magnetického poľa (v rovnakých jednotkách ako na obr. 1) od hĺbky mora (v kilometroch) pre vlny s periódou,. Krivky 1, 2, 3 a 4 zodpovedajú hodnotám rovným 1, 2, 10 a 100. Zo získaných výsledkov možno vyvodiť tieto všeobecné závery: 1. Objemové elektrické náboje nevznikajú ani v morskej vode, ani v morskej vode. vodivé spodné horniny v prípade potenciálneho pohybu morskej vody. 2. Povrchové elektrické náboje (30), (31) sú určené len zložkou geomagnetického poľa, amplitúdou a frekvenciou vlny a hĺbkou oceánu a nezávisia od magnetickej permeability a elektrickej vodivosti hornín dna. a morská voda. 3. Pozdĺžna zložka indukovaného magnetického poľa je nulová vo všetkých médiách. 4. Pozdĺžna zložka indukovaného elektrického poľa je nulová v kvázistatickej aproximácii a zložky a, ako povrchové elektrické náboje, nezávisia od elektrických a magnetických vlastností vody a hornín na dne. 5. Pre všetky hodnoty hĺbky oceánu a periódy vĺn sa veľkosť indukovaného magnetického poľa monotónne zvyšuje na konečnú hraničnú hodnotu so zvyšujúcou sa magnetickou permeabilitou hornín dna a monotónne klesá so zvyšujúcou sa ich vodivosťou. Literatúra 1. Gorskaya E. M., Skrynnikov R. T., Sokolov G. V. Variácie magnetického poľa vyvolané pohybom morských vĺn v plytkej vode // Geomagnetizmus a aeronómia S. Guglielmi A. V. Ultra-nízkofrekvenčné elektromagnetické vlny v zemskej kôre a magnetosfére // UFN T S Sommerfeld A. Elektrodynamika. M., Savchenko V.N., Smagin V.P., Fonarev G.A. Problémy morskej elektrodynamiky. Vladivostok: VGUES, s. 5. Semkin S.V., Smagin V.P., Savchenko V.N. Magnetické pole infrazvukovej vlny v oceánskom vlnovode // Geomagnetizmus a aeronómia T S Semkin S.V., Smagin V.P., Savchenko V.N. Generovanie porúch magnetického poľa počas podvodnej explózie // Izvestia RAS. Fyzika atmosféry a oceánu T S Smagin V. P., Semkin S. V., Savchenko V. N. Elektromagnetické polia indukované lodnými vlnami // Geomagnetizmus a aeronómia T S Sretensky L. N. Teória vlnových pohybov tekutiny. M.: Veda, s. 9. Fonarev G. A., Semenov V. Yu. Elektromagnetické pole morských povrchových vĺn // Štúdium geomagnetického poľa vo vodách morí a oceánov. M.: IZMIRAN, S Fraser D. C. Magnetické polia oceánskych vĺn // Geophys. Journal Royal Astron. Soc Vol P Larsen J. C. Elektrické a magnetické polia indukované hlbokomorskými prílivmi // Geophys. Journal Royal Astron. Soc Vol. 16. P Pukhtyar L. D., Kukushkin A. S. Výskum elektromagnetických polí indukovaných pohybom mora // Fyzická oceánografia Vol P Sanford T. B. Pohybovo indukované elektrické a magnetické polia v mori // J. Geophys. Res Vol P Warburton F., Caminiti R. Indukované magnetické pole morských vĺn // J. Geophys. Res Vol P Weaver J. T. Magnetic Variation Associated with Ocean Waves and Swell // J. Geophys. Res Vol P UDC 34 Právne vedy Victoria Vitalievna Sidorenko, Aigul Sharifovna Galimova Štátna univerzita Bashkir PROBLÉM EFEKTÍVNOSTI VYUŽÍVANIA PRACOVNÉHO ČASU Pracovný čas je dôležitou kategóriou v organizácii práce v podniku. Predstavuje čas, počas ktorého musí zamestnanec v súlade s vnútornými pracovnoprávnymi predpismi a podmienkami pracovnej zmluvy vykonávať pracovné povinnosti, ako aj ďalšie časové úseky, ktoré sa v súlade so zákonmi a inými právnymi predpismi týkajú výkonu práce. čas. Pracovný čas je prirodzeným meradlom práce, existujúcim súčasne ako mnohostranná kategória, pretože Celkový zdravotný stav a životná aktivita človeka závisí od dĺžky pracovného času. Dĺžka a intenzita pracovného času priamo ovplyvňuje dĺžku času odpočinku, ktorý človek potrebuje na zotavenie, výdaj energie, plnenie rodinných povinností pri výchove a pod. Preto najprísnejšie dodržiavanie legislatívy o pracovnom čase je zároveň zabezpečením najdôležitejšieho ústavného ľudského práva – práva na odpočinok. Regulácia pracovného času rieši také dôležité problémy, akými sú: zabezpečenie možnej účasti občanov na verejnej práci, zabezpečenie ochrany práce a zabezpečenie práva na odpočinok. Sidorenko V.V., Galimova A.Sh., 2012

Teória prenosových vedení Šírenie elektromagnetickej energie pozdĺž vodiacich systémov Vodiaci systém je vedenie schopné prenášať elektromagnetickú energiu v danom smere. Takže channeling

4. ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY 4.. Vlnová rovnica elektromagnetickej vlny Z Maxwellových rovníc vyplýva, že elektromagnetické pole môže existovať bez elektrických nábojov a prúdov. O

Centrum zabezpečovania kvality vo vzdelávaní Názov skupiny Názov MODUL: FYZIKA (ELEKTROMAGNETIZMUS + KMITY A VLNY (MODUL 5 A 6)) 1 Správne tvrdenia 1) magnetické vlastnosti permanentných magnetov sú určené

MDT 535,361 V. S. Gorelik, V. V. Shchavlev ODRAZ ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN Z ROZHRANIA DVOCH MÉDIÍ S POZITÍVNYMI A NEGATÍVNYMI INDEXMI lomu Získali sa nové vzťahy pre koeficienty

Elektromagnetické vlny. 1. Diferenciálna rovnica elektromagnetického vlnenia Základné vlastnosti elektromagnetického vlnenia. 3. Energia elektromagnetických vĺn. Umov-Poining vektor. 4. Dipólové žiarenie. 1.

I..3 Základné vlastnosti elektromagnetických vĺn. 1. Transverzalita a ortogonalita vektorov E r a H r Systém Maxwellových rovníc nám umožňuje správne popísať výskyt a šírenie elektromagnetických

MDT 539. 25 PRESNÉ RIEŠENIE PROBLÉMU INTERAKCIE NEHOMOGÉNNYCH VLN S PLOCHOU HRANICOU Kh.B. Tolipov Analýza charakteristík poľa rozptýlených vĺn je klasickým problémom geofyziky, ultrazvukom

VZOR TESTOVACÍCH OTÁZOK (časti) Maxwellove rovnice 1. Úplný systém Maxwellových rovníc pre elektromagnetické pole má tvar: Uveďte dôsledky ktorých rovníc sú nasledujúce tvrdenia: v prírode

APLIKOVANÁ MECHANIKA A TECHNICKÁ FYZIKA. 2006. V. 47, N- 3 43 MDT 551.466.3 O TEÓRII STACIONÁRNYCH VLN NA HORIZONTÁLNOM PRIETOKU S PROFILOM LINEÁRNEJ RYCHLOSTI A. A. Zaitsev, A. I. Rudenko Atlantik

5 Vedené vlnenie Vedené vlnenie je vlnenie, ktoré sa šíri daným smerom Prioritu smeru zabezpečuje systém vedenia 5 Základné vlastnosti a parametre vedenej vlny

Kinetická indukčnosť nábojov a jej úloha v klasickej elektrodynamike Mende F. F. Dielektrická a magnetická permeabilita materiálových médií sú základné parametre, ktoré sú zahrnuté

December 1992 Ročník 162, 12 POKROKY FYZIKÁLNYCH VIED METODICKÉ POZNÁMKY RUŠENIE REAKČNÝCH ZLOŽIEK ELEKTROMAGNETICKÉHO POLIA A.A. Kolokolov, (Moskovský inštitút fyziky a technológie, Moskva Machine-Tool

LABORATÓRNE PRÁCE Č. 2.11 STANOVENIE RÝCHLOSTI ŠÍRENIA ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN POMOCOU DVOJDRÔTOVÉHO VLNENIA Účel práce Účelom práce je štúdium procesu šírenia elektromagnetických vĺn.

Nepovinná metóda postupných aproximácií na výpočet kvázistacionárnych elektromagnetických polí (táto otázka nie je v učebniciach) Ak sa elektromagnetické polia menia v čase pomaly, potom rovnice

Safronov V.P. 2012 ELEKTROMAGNETICKÉ POLE. MAXWELLOVE ROVNICE - 1 - Kapitola 17 ELEKTROMAGNETICKÉ POLE Systém štyroch Maxwellových rovníc úplne opisuje elektromagnetické procesy. 17.1. PRVÝ PÁR

4 ELEKTROMAGNETICKÉ KMITY A VLNY Oscilačný obvod je elektrický obvod zložený z kondenzátorov a cievok, v ktorom je možný oscilačný proces dobíjania kondenzátorov.

Magnetické pole priameho vodiča, ktorým prechádza prúd Základné teoretické informácie Magnetické pole. Charakteristika magnetického poľa Rovnako ako v priestore obklopujúcom stacionárne elektrické náboje,

1 PREDNÁŠKA 21 Elektrostatika. Pomaly sa meniace polia. Poissonova rovnica. Riešenie Poissonovej rovnice pre bodový náboj. Poľný potenciál sústavy nábojov. Intenzita elektrického poľa sústavy nábojov.

1 Tlak a impulz elektromagnetických vĺn Tlak elektromagnetickej vlny na povrch ideálneho vodiča 1. Elektromagnetické vlny, odrazené alebo pohltené v telesách, na ne vyvíjajú tlak. Toto

PREDNÁŠKA 21 Elektrostatika. Pomaly sa meniace polia. Podmienky pomaly sa meniacich polí. Poissonova rovnica. Riešenie Poissonovej rovnice pre bodový náboj. Poľný potenciál sústavy nábojov. Napätie

W09 ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY. POLARITONY. Poďme sa pozrieť na vlastnosti elektromagnetických vĺn v rôznych médiách. Použijeme známe Maxwellove rovnice v tvare 1 B div D 0 rot E t (1)

Lekcia 17 Téma: Pohyb vlny Elektromagnetická vlna Účel: Rovnica postupujúcej harmonickej vlny Posun, fáza, vlnový vektor Energia vlny Poynting-Umov vektor Stojatá vlna Stručná teória Vlna

1 1 Podmienka pre kvázistacionárne pole Kvázistacionárne striedavé elektromagnetické pole je približný spôsob popisu elektromagnetického poľa, v ktorom možno v sústave rovníc zanedbať posuvný prúd.

Khmelnik S.I. Nové riešenie Maxwellových rovníc pre sférickú vlnu Obsah. Úvod. Riešenie Maxwellových rovníc 3. Toky energie 4. O pozdĺžnej vlne 5. Záver Príloha Literatúra Tabuľky

Semester Prednáška Vlny Vlny. Rovnica rovinnej monochromatickej vlny. Vlnová rovnica. Otázky. Mávať. Predná časť vlny. Vlnový povrch. Priečne a pozdĺžne vlny (príklady. Rovnica rovinných vĺn.

TÉMA 16 MAXWELLOVE ROVNICE 161 Výtlačný prúd 162 Maxwellova jednotná teória elektrických a magnetických javov Maxwellova sústava rovníc 164 Vysvetlivky k teórii klasickej elektrodynamiky 165 Rýchlosť šírenia

Téma: Zákony striedavého prúdu Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc alebo makroskopických telies Premenná je prúd, ktorý v čase mení svoju hodnotu

1 7. Maxwellove rovnice a elektromagnetické vlny 7.1. Maxwellove rovnice Doteraz sme študovali Maxwellove rovnice v malých fragmentoch. Teraz je čas pridať poslednú časť a spojiť ich všetky dohromady.

Elektrostatika VZOROVÉ OTÁZKY NA TEST 1 (2. časť) 1. Pole je vytvorené nekonečným rovnomerne nabitým závitom s lineárnou hustotou náboja +τ. Uveďte smer potenciálneho gradientu v bode A. 2. Každý z

Podmienka fázovej zhody skúšky (pokračovanie) Túto prekážku je možné obísť dvojlomom (dva rôzne indexy lomu v kryštáli).

Skratky: Definícia F-ka F-la - Pr - príklad formulácie definície 1. Elektrické pole 1) Základné vlastnosti náboja (zoznam) 2) Coulombov zákon (F-la, obrázok) 3) Vektor elektrickej intenzity

LYCEUM 1580 (NA MSTU PO N.E. BAUMANOVI) KATEDRA “ZÁKLADOV FYZY”, 11. ROČNÍK, 3. SEMESTER 2018-2019 AKADEMICKÝ ROČNÍK Variant 0 Problém 1. Jemný krúžok na odburiňovanie o ploche S = 100 cm s odporom R = 100 cm .01

L17 Maxwellova teória elektromagnetického poľa je založená na týchto princípoch: 1. Každá zmena magnetického poľa vytvára v okolitom priestore vír E. Akákoľvek zmena elektrického poľa (prúd

Seminár 3 Elektromagnetické vlny Hlavný materiál seminára je uvedený v poznámkach z optiky Tu sú len doplnkové body 1 Elektromagnetická vlna sa šíri vo vákuu, elektrická súčiastka

Chyba Lorenza a ANALÝZA Voronežskej skupiny. Belyaev Viktor Grigorievich, mesto. Fastov. [chránený e-mailom] Anotácia. Aplikácia akýchkoľvek transformácií súradníc do Maxwellových rovníc za účelom dokázania

Téma 3. Elektromagnetické vlnenie v hmote. P.1. Elektromagnetické vlny v látke P.2. Disperzia. P.3. Elektromagnetické vlny vo vodivej látke P.4. Rozptyl a útlm elektromagnetických vĺn v dielektriku P.5. Polarizácia 1 P.1. Problém elektromagnetických vĺn v hmote:

Pohyb nabitých častíc v elektrickom poli Základné teoretické informácie Na náboj Q umiestnený v elektrostatickom poli o intenzite E pôsobí Coulombova sila rovná F QE Ak intenzita

Prednáška 5 Šírenie vĺn Odraz a lom zvuku k k sin k os Keď zvuková vlna ω dopadne na rozhranie dvoch prostredí charakterizovaných rýchlosťou zvuku c a c, vzniká odrazená vlna.

Elektronický časopis "Proceedings of MAI". Vydanie 68 www.a.ru/scece/rudy/ MDT 537.87+6.37 Riešenie problému rozptylu na predĺžených valcových telesách rôznych sekcií Gigolo A. I. * Kuznetsov G. Yu. ** Moskovsky

1 LABORATÓRNE PRÁCE 38 ŠTÚDIUM VLASTNOSTÍ ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN Účel práce: štúdium vlastností elektromagnetických vĺn a spôsobov ich indikácie. Teoretický úvod Maxwell teoreticky dokázal (na základe

Langmuirova frekvencia a jej význam pre fyziku plazmy F F Mende Langmuirova frekvencia je veľmi dôležitým elektrodynamickým parametrom a predstavuje rezonanciu posuvného prúdu a vodivého prúdu pri superponovaní na

MOŽNOSŤ 1 1. Čo sa týka statických elektrických polí, platia nasledujúce tvrdenia: a) elektrostatické pole pôsobí na nabitú časticu silou nezávislou od rýchlosti častice, b) siločiary

Prednáška 11 Plán 1. Optické javy na rozhraní medzi médiami: odraz a lom polarizovaného svetla na rozhraní. Fresnelove vzorce. 3. Brewsterov efekt. 4. Zmena fázy svetelnej vlny kedy

Všeobecná fyzika. rodina 2 Prednáška 12 Elektromagnetické vlny (pokračovanie) Osnova prednášky: 1. Intenzita elektromagnetických vĺn. 2. Pulz elektromagnetických vĺn. 3. Stojatá elektromagnetická vlna. 4. Žiarenie

FYZIKÁLNE A MATEMATICKÉ VEDY MDT 5.9 POVRCHOVÁ GRAVITA ELEKTROKAPILÁRNE VLNY NA KVAPALNEJ VRSTVE VODIČA Taktarov N.G. Egereva E.N. Výskum Mordovianskej štátnej univerzity v Saransku

29 Podmienky na rozhraní dvoch prostredí div(D) = ρ Pre elektrické pole platí Maxwellova rovnica 1 B pre D2n D1n = σ sa rozhranie medzi dvoma médiami mení na okrajové podmienky, E2τ E1τ kde n= n1 2, σ je povrch

Prednáška 8 Malé poruchy v plynoch Uvažujme o šírení malých porúch v médiu Rovnovážny stav média nech je opísaný parametrami p V a odchýlkami od týchto hodnôt v každom bode priestoru.

Základné skúšobné otázky pre 2. časť Základné. 1. Elektrická intenzita Princíp superpozície. 2. Elektrický potenciál 3. Vektorový tok napätia. Gaussov zákon. 4. Elektrostatické

1 Odvodenie rovníc pre poruchy prúdenia tekutín 1.1 Poruchy vo forme postupujúcich vĺn Napíšte úplný systém pohybových rovníc viskóznej nestlačiteľnej tekutiny pozostávajúci z rovnice kontinuity a troch rovníc.

Časť I. Inverzné problémy V.I. Dmitriev. O JEDINEČNOSTI RIEŠENIA TROJROZMERNÉHO INVERZNÉHO PROBLÉMU ELEKTROMAGNETICKÉHO SNÍMANIA. Úvod. Dôležitou zložkou je otázka jedinečnosti riešenia inverznej úlohy

Elektromagnetické vlny Existenciu elektromagnetických vĺn teoreticky predpovedal veľký anglický fyzik J. Maxwell v roku 1864. Maxwell analyzoval všetky v tom čase známe zákony

Kapitola 14 Maxwellova rovnica 115 Vírivé elektrické pole Časovo premenné magnetické pole generuje elektrické pole E B, ktorého cirkulácia je E dl B = E Bl dφ dl =, (1151) dt kde E Bl je projekcia

Vlasovove rovnice v koncepcii skalárno-vektorového potenciálu F. F. Mende V súčasnosti sú Vlasovove rovnice základnými rovnicami plazmovej elektrodynamiky, v ktorých sú elektromagnetické polia samokonzistentné

Khmelnik S.I. Elektromagnetická vlna v drôte na striedavý prúd Abstrakt Navrhuje sa riešenie Maxwellových rovníc pre drôt na striedavý prúd. Zvažuje sa štruktúra prúdov a energetických tokov. Obsah.

Povrchový efekt netoleruje povrchný vzťah I.4 Efekt kože 1 Kvalitatívna analýza Uvažujme teraz o fyzike kožného efektu. Ak je v homogénnom vodiči jednosmerný prúd, potom hustota prúdu

Modelovanie fyzikálnych javov pomocou sústav obyčajných diferenciálnych rovníc. Popis pohybu v gravitačnom poli pomocou obyčajných diferenciálnych rovníc Uvažované fyzikálne javy

Kondenzátor oscilačného obvodu je dlhodobo pripojený na zdroj konštantného napätia (pozri obrázok). Pri t = 0 sa prepínač K presunie z polohy 1 do polohy 2. Grafy A a B predstavujú

MOSKVA ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA PO NE BAUMANOVI ZÁVEREČNÁ ETAPA VEDECKEJ A VZDELÁVACIE SÚŤAŽE OLYMPIÁDY „KROK DO BUDÚCNOSTI“ V KOMPLEXE PREDMETOV „TECHNIKA A TECHNOLÓGIA“ VZDELÁVANIE

Khmelnik S.I. Viac o povahe zemského magnetizmu Abstrakt Je navrhnutá a diskutovaná hypotéza o povahe zemského magnetizmu. Obsah. Úvod. Elektromagnetická vlna v guľovom kondenzátore 3. Magnetická

3. Laboratórne práce 21 VÝSKUM ELEKTROSTATICKÉHO POLE Ciele práce: 1) experimentálne študovať kvázistacionárne elektrické pole, zostaviť obraz ekvipotenciálnych plôch a čiar.

1. Dva kladné náboje q 1 a q 2 sa nachádzajú v bodoch s polomerovými vektormi r 1 a r 2. Nájdite záporný náboj q 3 a polomerový vektor r 3 bodu, v ktorom musí byť umiestnený tak, aby sila pôsobiaca na

Federálna agentúra pre vzdelávanie OU VPO Uralská štátna technická univerzita-UPI Elektromagnetická indukcia. Maxwellove rovnice Otázky pre programové riadenie vo fyzike Jekaterinburg

PREDNÁŠKA 9 PLAZMOVÉ KMITY V predchádzajúcich prednáškach boli uvažované elementárne excitácie v systémoch, ktoré sú v termodynamickej rovnováhe. Napríklad, keď sa študovala supratekutosť a supravodivosť,

K šíreniu HF ionosférickou vlnou dochádza sekvenčným odrazom od vrstvy F (niekedy vrstva E) ionosféry a zemského povrchu. V tomto prípade vlny prechádzajú spodnou oblasťou ionosféry - vrstvami E a D, v ktorých podliehajú absorpcii (obr. 5, a). Na uskutočnenie rádiovej komunikácie na HF musia byť splnené dve podmienky: vlny sa musia odrážať od ionosféry a intenzita elektromagnetického poľa v danom mieste musí byť dostatočná na príjem, t.j. absorpcia vĺn vo vrstvách ionosféry by nemala byť príliš veľký. Tieto dve podmienky obmedzujú rozsah použiteľných prevádzkových frekvencií.

Na odrazenie vlny je potrebné, aby pracovná frekvencia nebola príliš vysoká a hustota elektrónov v ionosférickej vrstve bola dostatočná na odrazenie tejto vlny v súlade s (3-44). Z tejto podmienky sa vyberie maximálna použiteľná frekvencia (MUF), čo je horná hranica prevádzkového rozsahu.

Druhá podmienka obmedzuje prevádzkový rozsah zdola: čím nižšia je prevádzková frekvencia (v rámci krátkovlnného rozsahu), tým silnejšia je absorpcia vlny v ionosfére (pozri obr. 5). Najnižšia použiteľná frekvencia (LOF) je určená z podmienky, že pre daný výkon vysielača musí byť intenzita elektromagnetického poľa dostatočná na príjem.

Hustota elektrónov v ionosfére sa mení počas dňa a počas roka. To znamená, že sa menia aj hranice prevádzkového rozsahu, čo vedie k potrebe meniť prevádzkovú vlnovú dĺžku počas dňa:

Cez deň pracujú na vlnách 10-25 m, v noci na vlnách 35-100 m.

Potreba zvoliť správnu vlnovú dĺžku pre komunikačné relácie v rôznych časoch komplikuje návrh stanice a prácu operátora.

Tichá zóna KB je oblasť v tvare prstenca, ktorá existuje v určitej vzdialenosti od vysielacej stanice, v ktorej nie je možné prijímať rádiové vlny. Vznik tichej zóny sa vysvetľuje skutočnosťou, že prízemná vlna sa tlmí a nedosiahne túto oblasť (bod 6 na obr. 3-39, a), a pre ionosférické vlny dopadajúce pod malými uhlami na ionosféru podmienky odrazu nie sú splnené (3-44). Hranice tichej zóny (SB) sa rozširujú, keď sa vlnová dĺžka skracuje a hustota elektrónov klesá.

Slabnutie v pásme KB je hlbšie ako v pásme CB. Hlavnou príčinou vyblednutia je interferencia lúčov šíriacich sa jedným alebo dvoma odrazmi od ionosféry (obr. 3-39, o). Okrem toho je vyblednutie spôsobené rozptylom rádiových vĺn na nepravidelnostiach v ionosfére a interferenciou rozptýlených vĺn (obr. 3-39,6), ako aj interferenciou obyčajných a mimoriadnych zložiek magneticky rozštiepeného vlna (obr. 3-39, c). Spracovanie meraní v krátkych časových intervaloch (do 5 minút) ukázalo, že funkcie rozdelenia amplitúdy sú blízke Rayleighovmu rozdeleniu (3-54). Vo veľkých časových intervaloch pozorovania je distribúcia bližšie k lognormálnemu so štandardnou odchýlkou ​​6±1,25 dB. V oboch prípadoch rozdiel medzi úrovňami intenzity poľa signálu presiahol 10 % a 90 % času je 16±3,2 dB.

Rýchlosť miznutia (§ 3-6) sa pohybuje v rozmedzí 6 - 16 miznutia za minútu. Na tratiach s dĺžkou 3000 km je rýchlosť slabnutia 2 - 6 krát nižšia ako na trati s dĺžkou 6000 km. Časový interval korelácie sa pohybuje od ?o = 4,5 - 1,5 s. Miera priestorovej korelácie závisí od dĺžky rádiovej komunikačnej linky, prevádzkovej frekvencie, charakteru ionosférických nehomogenít a leží v rozmedzí r®==210-560 m (10 - 25?). Na boj proti vyblednutiu sa používa príjem s rozmiestnenými anténami. Smer separácie sa odporúča zvoliť kolmo na smer dráhy, vzdialenosť separácie sa berie rádovo na korelačnej stupnici 10?. Signály prijaté na vzdialených anténach sa pridajú po detekcii. Efektívna je polarizačná diverzita - príjem dvomi anténami s navzájom kolmou polarizáciou. Prijímacie antény s
úzky model žiarenia, zameraný na príjem iba jedného z lúčov.

Za priaznivých podmienok šírenia môže KB raz alebo niekoľkokrát obísť zemeguľu. Potom je možné okrem hlavného signálu prijať aj druhý signál, oneskorený asi o 0,1 s a nazývaný rádiovou ozvenou. Rádiové echo pôsobí rušivo na poludníky.

MDT 538.566.2: 621.372.8

Povrchové elektromagnetické vlny na plochých hraniciach elektricky vodivých médií s vysokou vodivosťou, Zenneck vlna

V. V. Ševčenko
Ústav rádiového inžinierstva a elektroniky pomenovaný po. V.A. Kotelnikov RAS

anotácia. Zvažujú sa vlastnosti teoretického modelu povrchových elektromagnetických vĺn nasmerovaných plochými hranicami vysoko vodivých médií: kovy, mokrá pôda, more a vo všeobecnosti slaná voda. Vypočíta sa fáza, „skupina“ a rýchlosť energie takýchto vĺn. Ukazuje sa, že tieto vlny patria k neobvyklému typu vĺn, pri ktorých sa rýchlosť „skupiny“ líši od rýchlosti energie, t.j. rýchlosť prenosu energie vlnou. A hoci v závislosti od parametrov média môžu byť fázové a „skupinové“ rýchlosti takýchto vĺn väčšie ako rýchlosť svetla s, ich energetická rýchlosť je vždy menšia ako rýchlosť svetla. Typ uvažovaných vĺn je takzvaná Zenneck vlna.

Kľúčové slová: povrchové vlny; fázy, skupiny, rýchlosti vĺn energie; Zenneck vlna.

Abstraktné.Uvažuje sa o vlastnostiach teoretického modelu povrchových elektromagnetických vĺn, vedených rovinnými hranicami vysoko vodivých médií: kovy, vlhké pôdy, more a slaná voda vo všeobecnosti. Vypočítajú sa fázy, skupiny a rýchlosti toku energie týchto vĺn. Tieto vlny súvisia s neobvyklým typom vĺn, ktorých „skupinová“ rýchlosť sa líši od rýchlosti toku energie, teda rýchlosti prenosu energie vĺn. Aj keď v závislosti od priemerných parametrov môžu byť fázové a „skupinové“ rýchlosti týchto vĺn vyššie ako rýchlosť svetla c ich rýchlosť toku energie je vždy menšia ako rýchlosť svetla c. Tak pomenovaná Zenneckova vlna súvisí s typom vĺn.

Kľúčové slová: povrchové vlny; fázy, skupiny, rýchlosti prúdenia energie vĺn; Zenneckova vlna.

Úvod

Otázka povrchových vĺn naznačených v názve článku a najmä takzvanej Zenneckovej vlny sa z času na čas z času na čas objavuje vo vedeckých diskusiách v oblasti aplikovanej elektrodynamiky zo strany teoretikov aj experimentátorov. Keďže takéto diskusie sa odzrkadľujú v mnohých publikáciách (pozri napr. v a odkazy v nich), tu sa nezaoberáme podrobnosťami publikovaných vyhlásení a pochybností. Poznamenajme len, že sa zvyčajne diskutuje o nasledujúcich otázkach. Je Zenneckova vlna z fyzikálneho hľadiska vôbec možná: nie je to v rozpore s fyzikálnymi zákonmi, a ak je to možné, potom môže byť vybudená fyzikálne realizovateľnými zdrojmi a môže byť použitá na prenos signálu v komunikačných systémoch a radaroch.

Nižšie uvedená teoretická analýza dáva podľa názoru autora veľmi jednoznačnú odpoveď aspoň na prvé dve z týchto otázok, t. neodporuje a dokážete ju vzrušiť. Zostávajúca otázka sa týka technológie realizácie a aplikácie takýchto povrchových vĺn.

1. Základné vlastnosti povrchovej vlny na rovnej hranici vysoko vodivého prostredia

Nech má závislosť stacionárneho elektromagnetického poľa od času tvar , kde je kruhová frekvencia poľa. Uvažujme pre jednoduchosť, ako sa to zvyčajne robí [,], dvojrozmerný model (výsledky sa ľahko prenesú do trojrozmerného modelu) elektromagnetickej povrchovej vlny na rovnej hranici (obr. 1) medzi voľným priestorom s parametre , a elektricky vodivé nemagnetické () médium s efektívnou dielektrickou konštantou, kde je komplexná bezrozmerná relatívna permeabilita

. (1)

Ryža. 1. Plochá hranica elektricky vodivého prostredia

, . (2)

Napríklad pre mokrú pôdu, more a jednoducho slanú vodu () v rozsahu rádiových vĺn a pre kovy () v rozsahu rádiových vĺn, mikrovlny, EHF a až po infračervený optický frekvenčný rozsah

, (3)

Kde je špecifická vodivosť média.

Komplexné magnetické a elektrické zložky poľa povrchovej vlny zodpovedajúcej polarizácie šíriace sa pozdĺž plochej hranice prostredia v smere osi z(Obr.2), znázornite ho vo forme

, (4)

, (5)

(6)

Kde A- amplitúdová konštanta, , s - rýchlosť svetla a- vlnová dĺžka vo voľnom priestore, ,

, (7)

Ryža. 2. Lokalizácia vlnového poľa blízko hranice média

Pôvodná disperzná rovnica získaná prispôsobením poľa na hranici prostredia pri y = 0 podľa rovnosti

. (10)

Približná rovnica a jej riešenie pre vyzerať ako

, (11)

,, (12)

a spresnená rovnica a jej riešenie pre , t.j. podľa (12) -

, . (13)

Na základe týchto vzťahov a výrazov (), () sa vypočítajú hodnoty

, (14)

. (15)

Vlna je teda skutočne povrchová vlna, pretože , , a šíri sa pozdĺž hranice y = 0 v smere osi z.

Treba poznamenať, že výsledok (15) možno získať aj zo vzťahu

, (16)

(17)

čo vám umožňuje analyzovať štruktúru vlnového poľa zodpovedajúcu výrazom (), ().

Vskutku, veličina, ktorá opisuje pritlačenie vlnového poľa k hranici média, podľa (16), zvyšuje hodnotu , čo spomaľuje rýchlosť pohybu fázového čela vlny, a veličinu, ktorá opisuje sklon fázového čela vlny k hranici média (obr. 3, fyzikálny dôvod sklonu je ten, že médium čiastočne absorbuje energiu vlny) znižuje hodnotu, teda zrýchľuje pohyb média. fáza čela vlny pozdĺž hranice.

Obr.3. Sklon čela vlny k hranici média

Navyše pre hodnoty týchto veličín zodpovedajúcich výrazom () sú kompenzované výrazy s najvyššou malou hodnotou v (), takže

, (18)

a výsledkom je, že v reálnej časti v () zostanú len členy úmerné druhej mocnine tejto malej veličiny. Vyššie uvedený sklon smeru šírenia fázového čela vlny k hranici prostredia (obr. 3) je podľa toho, čo bolo povedané, malý uhol.

. (19)

Výrazy (),(),() nám umožňujú odhadnúť rozsah poľa povrchových vĺn v priečnom (L y) a pozdĺžne ( L z) smeroch, ktoré sú približne rovnaké

(20)

Tu sa malý priečny rozsah vlnového poľa vo vnútri média neberie do úvahy, rovný podľa ()

. (21)

(32)

Tu je potrebné poznamenať, že prechody hodnôt fázových a skupinových rýchlostí vĺn rýchlosťou c vyskytujú pri rôznych parametroch prostredia. Vzhľadom na približnú povahu zavádzaných rýchlostí nie je dôvod pripisovať získaným špecifickým hodnotám prechodných parametrov média akýkoľvek fyzikálny význam.

4. Rýchlosť energie

Rýchlosť energie, t.j. rýchlosť prenosu energetických vĺn [ , , ] možno vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca, ktorý je tu uvedený:

, (33)

kde časový priemer je pozdĺžny (pozdĺž osi z) tok energie prenášaný vlnou a je to lineárna hustota energie na jednotku dĺžky, ktorá sa pohybuje spolu s vlnou pozdĺž vodiacej štruktúry, t.j. plochá hranica (aj pozdĺž osi z). Táto kinematicky určená rýchlosť energie je založená na Umov-Poyntingovej vete. Je použiteľný ako pre vlny šíriace sa bez straty energie, tak aj pre vlny so stratou. Táto definícia nezahŕňa disipatívnu a absorbovanú energiu prostredím, ktoré sa nešíri vlnou. V tomto prípade sa dosiahne rovnováha medzi energiou transportovanou vlnou pozdĺž hranice média.

Pre uvažovanú vlnu máme

, (34)

kde a sú čiastočné toky výkonu nad a pod rovinou y = 0, ktoré sa podľa (), () rovnajú

(35)

a zodpovedajúcim spôsobom , kde m máme

(36)

(37)

. (43)

Na základe tohto výrazu a vzorca () získame pre tu uvažované povrchové vlny

, (44)

Kde - fáza a pri malých hodnotách je to aj rýchlosť energie pomalej povrchovej vlny v smere pohybu čela fázy. V dôsledku toho na základe () dostaneme

. (45)

Vo výpočte sa v podstate využila vlastnosť vĺn s rovinným fázovým čelom, aplikovateľná na rovinné a podobné vlny, a to, že sklon smeru pohybu fázového čela voči smeru šírenia vlny zvyšuje fázovú rýchlosť ( ), (), () a znižuje energetickú rýchlosť (45) vlny.

Výsledkom je, že rýchlosť energie povrchovej vlny je vždy menšia s, vrátane prípadu zodpovedajúceho Zenneckovej vlne, pre ktorú sú fázové a skupinové rýchlosti väčšie s.

5. Diskusia o výsledkoch

Poďme diskutovať o kriticky známych verziách, na základe ktorých, zdá sa, možno tvrdiť, že teoretický model povrchových vĺn diskutovaný vyššie nepopisuje fyzické povrchové vlny smerované hranicou elektricky vodivého média s vysokou vodivosťou v prípad, keď sú fázové a/alebo skupinové rýchlosti väčšie ako rýchlosť svetla s.

Ako vyplýva z inej, neasymptotickej metódy reprezentácie celkového zdrojového poľa vo forme spektrálnej expanzie v zmysle prirodzených vĺn (v priečnych vlnových číslach s diskrétno-spojitým spektrom) otvorenej vodiacej štruktúry, tu sú hranice médium [ , , ], takáto expanzia vo svojej pôvodnej podobe obsahuje okrem integrálu vybranej povrchovej vlny bez ohľadu na to, či je pomalá alebo rýchla. Toto rozšírenie možno získať buď priamo na základe teórie singulárneho (v nekonečnom intervale) problému priečnych okrajových hodnôt na vlastných hodnotách a vlastných funkciách [, ], alebo transformáciou naznačeného integrálneho Fourierovho rozšírenia v pozdĺžnych vlnových číslach na expanzia v priečnych vlnových číslach. V druhom prípade, keď je integračný obrys deformovaný v komplexnej rovine vlnových čísel, tento obrys rovnomerne vymetá póly integrandu zodpovedajúce pomalým aj rýchlym povrchovým vlnám [ , , ]. Povrchová vlna, pomalá aj rýchla, je teda obsiahnutá v celkovom poli excitovanom zdrojom, ale tlmí sa a mizne v asymptotike, kde zostáva len pole priestorových vĺn.

Záver

Uvažované vlny sú špeciálnym typom povrchových vĺn, ktorých povrchový charakter, t.j. Exponenciálny pokles poľa od hranice uvažovaného vysoko vodivého prostredia v priečnom smere sa tu nevyskytuje z dôvodu pomalosti jeho fázovej rýchlosti vzhľadom na rýchlosť rovinných vĺn nad hranicou média, ktorá sa ukázala byť tu zbytočné, ale kvôli čiastočnej absorpcii energie v ňom počas šírenia vĺn. Prezentované výsledky ukazujú, že uvažovaný model takýchto povrchových vĺn neodporuje fyzikálnym zákonom. Preto nie je dôvod pochybovať o tom, že opisuje fyzikálne vlny a kedy je ich fázová rýchlosť menšia c, a keď – viac, a všeobecne akceptovaná „skupinová“ rýchlosť pre nich zjavne nemá jasný fyzický význam.

Takéto vlny však majú značné nevýhody z hľadiska ich použitia v technických aplikáciách. Jednak sú slabo pritlačené k hranici média, t.j. ich pole má dostatočne veľký rozsah v priečnom smere nad hranicou, takže na ich efektívne vybudenie môže byť potrebný príliš veľký zdroj s vertikálnou apertúrou. Po druhé, ich fázová rýchlosť sa len mierne líši od rýchlosti svetla s, preto akékoľvek, aj malé nepravidelnosti v rovine hranice prostredia môžu viesť k rozptylu vlnového poľa a výraznému zvýšeniu strát energie pri šírení po hranici. To môže nastať najmä vtedy, keď sa hranica odchyľuje od roviny, t.j. v prítomnosti zakrivenia jeho povrchu. Analýza uvažovaných povrchových vĺn na nepravidelnej hranici si vyžaduje špeciálny výskum [,].

Na druhej strane, pri pokuse aplikovať povrchové vlny, napríklad na hraniciach kovov v technických aplikáciách, je potrebné vziať do úvahy, že povrchy skutočných kovov sú zvyčajne pokryté oxidovými filmami s hrúbkou rádovo frakcie mikrónu, mikrónu alebo niekoľkých mikrónov (prírodné filmy) a rádovo desiatky mikrónov (umelo vytvorené filmy na mechanickú ochranu kovových povrchov). V tomto prípade je potrebné použiť výsledky mierne odlišného teoretického modelu vodiaceho systému: vrstvená štruktúra, ako je kovový substrát - dielektrický film (nutne zohľadňuje straty energie v nich) - voľný priestor. Prítomnosť filmu môže výrazne ovplyvniť tlak povrchovej vlny v smere jej nárastu a následne aj možnosť zjednodušenia budenia vlny a jej väčšiu stabilitu vzhľadom na nepravidelnosti štruktúry.

Ako doslov k článku uvádzame, že v septembri 2012 bol tento článok zaslaný do časopisu UFN, ktorý predtým publikoval sériu článkov venovaných Zenneckovej vlne a v podstate sa na túto tému rozprúdila diskusia. Článok však nebol prijatý na publikovanie, pretože redakčná rada UFN sa rozhodla „neprijať novú prácu o vlnách Zenneck na posúdenie“. V dôsledku toho naznačené publikovanie článkov na túto tému v UFN vlastne skončilo uverejnením chybného článku.

Literatúra

1.Barlow H. M., Wait J. R. // Electron. Listy. 1967.T.3. č. 9.P.396.

2.Shevchenko V.V. // Rádiotechnika a elektronika. 1969.T.14. č. 10.S.1768.

3., .: Golem Press, 1971).

17. Mandelstam L. I. Prednášky z optiky, teórie relativity a kvantovej mechaniky. M.: Nauka, 1972. S.420,431.

18. Zilbergleit A. S., Kopilevich Yu. I. // Listy ZhTP. 1979.T.5.č.8. S. 454.

19. Brekhovskikh L. M. Vlny vo vrstvených médiách. M.: Vydavateľstvo. Akadémia vied ZSSR, 1957.

20.Barlow H. M., Brown J. Rádiové povrchové vlny. Oxf.: Clarendon Press, 1962.

21. Shevchenko V.V.//Diferenciálne rovnice.1979.T.15. č. 11. S .2004 (ShevchenkoV.V.//Differential Equations.1980.V.15. No. 11.P.1431).

22.Ševčenko V.V. // Izv. Univerzity – Rádiofyzika. 1971.T.14. č. 5. P. 768.