Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте za4eti.ru

Физика Физика

Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках

Мыло металлическое "Ликвидатор".
Мыло для рук «Ликвидатор» уничтожает стойкие и трудно выводимые запахи за счёт особой реакции металла с вызывающими их элементами.
197 руб
Раздел: Ванная
Фонарь садовый «Тюльпан».
Дачные фонари на солнечных батареях были сделаны с использованием технологии аккумулирования солнечной энергии. Уличные светильники для
106 руб
Раздел: Уличное освещение
Забавная пачка денег "100 долларов".
Купюры в пачке выглядят совсем как настоящие, к тому же и банковской лентой перехвачены... Но вглядитесь внимательней, и Вы увидите
60 руб
Раздел: Прочее

§ 1. Материальные уравнения электромагнитного поля в среде с дисперсией.5 § 2. Закон дисперсии. Вектор объемной плотности поляризации.10 § 3. Зависимость показателя преломления и поглощения от частоты.12 .15 Введение. Важнейшей характеристикой линейной распределенной системы является закон дисперсии, который связывает волновое число и частоту монохроматической волны. Он может быть записан как . 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 , 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 — матричный оператор, действующий на вектор-столбец , 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 . 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 и в некоторой точке среды и в некоторый момент времени определяются значениями 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: . (1.3) 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 , (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 — тензор восприимчивости среды. Аналогичное выражение можно записать для . Для проведения дальнейшего анализа удобно разложить . После обычного перехода в фурье-представление в выражениях для , (1.9) . (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 . 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 ) и пространственной дисперсией можно пренебречь. Однако в магнитоактивной плазме существуют области резонанса, в которых 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 — это тензор, который в случае изотропной среды обращается в скаляр: — действительная величина). Из (1.12) следует, что функция , (1.14) т.е. — 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 . Можно установить предельный вид диэлектрической проницаемости при больших частотах. В пределе при , 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 . 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 . (1.17) При 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) Поясним вывод уравнения . Из уравнения непрерывности при гармонической зависимости от времени следует, что . Подставляя это соотношение в уравнение Максвелла . Учитывая определение . 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 — комплексный вектор поляризации среды. §2. Закон дисперсии. Вектор объемной плотности поляризации. Рассмотрим простые физические модели диспергирующих сред. Ясно, что простые модели, отражающие реальные свойства среды, могут быть построены в немногих случаях. Тем не менее они очень важны для понимания физики и заслуживают подробного обсуждения. Для нахождения зависимости от частоты (закона дисперсии) необходимо решить задачу о взаимодействии электромагнитной волны с имеющимися в среде зарядами. Все современные теории дисперсии учитывают молекулярное строение вещества и рассматривают молекулы как динамические системы, обладающие собственными частотами. Молекулярные системы подчиняются законам квантовой механики.

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. Реализация принципа наглядности при изучении темы физики "Электромагнитные явления"

2. Метеорологические явления

3. Мерзлотные явления в земной коре (кpиолитология) (. Иpкутская область. Доклад)

4. Культура как социальное явление. Ее основные функции

5. Текст как явление культуры

6. Криминологическая характеристика и предупреждение негативных социальных явлений, связанных с преступностью
7. Опасные природные явления: землетрясения, оползни, наводнения и т.д.
8. Интеграция как методическое явление. Возможности интеграции в начальном обучении

9. Политика как социальное явление

10. Фашизм как социокультурное явление

11. Предмет и методы психологии. Общее понятие о психике. Классификация психических явлений

12. Научное и житейское понимание психических явлений

13. Дедовщина как социально-психологическое явление

14. Сатанизм как социальное явление

15. Вред аборта как социальное явление

16. Вынужденное явление Рамана

Кружка фарфоровая "FIFA 2018. Забивака. Вперед!", 380 мл.
Объем: 380 мл. Материал: фарфор.
319 руб
Раздел: Кружки, посуда
Вешалка для одежды напольная, раздвижная ТД-00012, 1450x430x1550 мм.
Длина: 145 см. Регулируемая высота: 90-155 см. Ширина: 43 см. Количество перекладин: 1. Максимальная нагрузка: 15 кг. Вешалка напольная
828 руб
Раздел: Вешалки напольные
Гель для укрепления зубов R.O.C.S. "Medical Minerals" для детей и подростков, со вкусом клубники, 45.
Благодаря определенным добавкам он формирует стабильную невидимую пленку на зубах, обеспечивает постепенное проникновение минералов в
354 руб
Раздел: Зубные пасты

17. Оптические явления в природе

18. Тепловые явления

19. Тепловые явления: холод из угля

20. Методы алгебраических и дифференциальных уравнений для анализа и качественного исследования социально-экономических явлений (По дисциплине: Математические методы моделирования процессов управления в социальной сфере)

21. Популизм как глобальное явление

22. Калигула – второе явление тирана
23. Кризисные явления во внутренней политике самодержавия
24. От реформ к кризисным явлениям в свесском обществе

25. Софисты как явление истории образования

26. О трояком аспекте языковых явлений и об эксперименте в языкознании

27. Явление Брюллова

28. Явление классики

29. Книга как социальное явление

30. Явления русской литературы в оценке М. М. Бахтина

31. Искусство как эстетическое явление (автономность художественного творчества)

32. Обломов и обломовщина как явление русской жизни

Органический солнцезащитный крем Mommy care для тела, 100 мл, арт. MC_1115.
Органический солнцезащитный крем для тела идеален даже для городских условий, а такие натуральные компоненты, как ромашка, кунжутное
1140 руб
Раздел: Солнцезащитная косметика
Гирлянда электрическая, 1200 см (белая).
Гирлянда состоит из белых мини ламп, которые будут мигать в 8 режимах. Питание от бытовой электросети 220 В. Длина гирлянды: 1200
472 руб
Раздел: Гирлянды с мини-лампами
Бумага крафт, без печати (10 листов).
Размер: 100x70 см. Плотность бумаги 70 г/кв.м.
495 руб
Раздел: Однотонная, голография

33. Андрей Белый как художественная личность и явление эпохи

34. Творчество Гоголя как явление

35. Андрей Белый как художественная личность и явление эпохи

36. Математическое ожидание и дисперсия для интервальных и пропорциональных шкал. Доверительные интервалы

37. История болезни - Неврология (резидуальные явления перинатального поражения)

38. Явления, обусловленные движением Земли относительно мирового эфира
39. Физика и паранормальные явления
40. Явление запаздывания потенциала

41. Продольные электромагнитные волны

42. Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойств макросистем

43. Явления - как они есть

44. Формирование самостоятельности учащихся в процессе изучения темы физики: "Тепловые явления"

45. Самостоятельная работа учащихся с учебником в процессе изучения темы "Электрические явления"

46. Лоббизм как явление политической жизни

47. Политика как общественное явление

48. Психология массовидных явлений

Декоративная наклейка-фоторамка, арт. PH-3/3 (CO).
Материал: пластик. Размер: 50x70 см.
490 руб
Раздел: Мультирамки
Кружка фарфоровая "FIFA 2018. Забивака" (белая полоса), 480 мл.
Объем: 480 мл. Материал: фарфор.
407 руб
Раздел: Кружки, посуда
Гель Calgon "3030723", для cмягчения воды и предотвращения образования накипи, 1500 мл.
Гель для смягчения воды и предотвращения образования накипи 2 в 1. Нормативный срок годности товара 24 месяца с момента изготовления.
442 руб
Раздел: Для посудомоечных машин

49. Явление и определение внимания

50. Наркотенденции как определенное эмоционально-поведенческое явление. Основные особенности

51. Регистрация паранормальных явлений

52. Модель рассеяния электромагнитной волны параллелепипедом из диэлектрика с потерями

53. Электромагнитные волны

54. Явление Артура в мифологии
55. Двойственная природа света, ее проявления. Шкала электромагнитных волн
56. Измерения параметров электромагнитных волн на сверхвысоких частотах

57. Физическое описание явления фильтрации жидкости

58. Электромагнитные волны

59. Явление политипизма и методы получения различных политипов в SiC

60. Двойное лучепреломление электромагнитных волн.

61. Шкала электромагнитных волн.

62. Спорт как социальное явление и фактор социализации личности

63. Принципы познания общественных явлений в истории социально-философской мысли

64. Глобализация как явление постмодерна

Сумка-мини для раскрашивания "Модница" (контур-серебро).
В комплекте: сумка с контурным рисунком (с одной стороны сумки), 6 маркеров, украшения для декорирования. Размер сумки: 20х13 см.
539 руб
Раздел: Косметички, кошельки
Детский трехколесный велосипед Jaguar (цвет: синий).
Детский трехколесный велосипед для малышей от 1 года до 3 лет. Облегченный вариант без тента. Велосипед имеет удлиненную металлическую
1560 руб
Раздел: Трехколесные
Копилка "Свинка с мелом", 20x15x16 см, арт. 223018.
Копилка поможет Вам наконец-то собрать требуемую сумму для покупки долгожданной вещицы. Регулярно удалять пыль сухой, мягкой
695 руб
Раздел: Копилки

65. Безработица как социально-экономическое явление

66. Государство — сложное и исторически развивающееся общественно-политическое явление

67. Русское просторечие как социолингвистическое явление

68. Действия населения при стихийных бедствиях опасных природных явлениях: факторы опасности, оповещения, действие населения: при з

69. Явления переноса в жидкостях

70. Мерзлотные явления в земной коре (криолитология). Иркутская область
71. Взаимодействие компьютера и человека как социальное явление
72. Явление исторической поэтики: художественные идеи Достоевского в «загадочной» пьесе Александра Вампилова «Утиная охота»

73. Новое объяснение релятивистских явлений

74. Гипотетическое построение систем уравнений полевой теории стационарных явлений электромагнетизма

75. Анализ и решение проблемы переноса энергии волнами электромагнитного поля

76. Явление запаздывания потенциала

77. Явление разделения спина и заряда в сверхтонких проводниках

78. Мифы и легенды Японии: Явление Богов

79. К.М. Тахтарев о закономерностях социальных явлений

80. Метеорные явления в земной атмосфере

Настольная игра "Друг-утюг".
Очень веселая игра для шумной компании, которая одинаково понравится и детям, и взрослым. Игровой процесс прост и в то же время невероятно
780 руб
Раздел: Игры на ассоциации, воображение
Багетная рама "Lucy", 40x50 см (цвет: светло-салатовый).
Багетные рамы предназначены для оформления картин, вышивок и фотографий. Оформленное изделие всегда становится более выразительным и
791 руб
Раздел: Багетные рамы, для икон
Фоторамка на 9 фотографий С34-013 "Alparaisa", 55,5x44,5 см (белый).
Размеры рамки: 55,5x44,5х2 cм. Размеры фото: - 10х15 см, 4 штуки, - 15х10 см, 4 штуки, - 30х10 см, 1 штука. Фоторамка-коллаж для 9-ти
870 руб
Раздел: Мультирамки

81. Влияние физических факторов на организм человека (на примере электромагнитных волн)

82. Регуляторные системы и ритмические явления в клетке

83. Двадцать самых красивых световых явлений

84. Зависимость нефтеотдачи пластов от поверхностных явлений

85. Законность как правовая категория и социальное явление

86. Коррупция как общественное явление
87. Профилактика беспризорности и безнадзорности, как социального явления
88. Юридическая трактовка проституции, как социального явления

89. Основные положения когнитивного подхода к исследованию языковых явлений

90. Явление эвфемии в современном русском и английском языках

91. Двоевластие - специфическое явление Российской политической жизни в начале 20-х годов ХХ века

92. Русские летописи как важнейший источник сведений о необычайных явлениях природы

93. Расчет параметров электромагнитной волны в коаксиальном кабеле марки РК-50-3-11

94. Дисперсія імпульсів в одномодових волокнах

95. Возрождение как художественное явление на примере творчества Леонардо да Винчи

96. Культура как социальное явление

Стиральный порошок "INDEX", универсал, 6000 грамм.
Предназначение: для стирки изделий из хлопчатобумажных, льняных, синтетических тканей, а также тканей из смешанных волокон (кроме изделий
1024 руб
Раздел: Стиральные порошки
Карандаши цветные "Kores", 36 цветов, с точилкой.
Цветные карандаши имеют насыщенные цвета. Шестигранная форма корпуса снижает усталость и придает дополнительный комфорт. Мягкий грифель.
622 руб
Раздел: Более 24 цветов
Подставка для колец Zoola "Кошка", хром.
Серия стильных и функциональных держателей для украшений от Umbra. Они предназначены как для хранения украшений, так и общего декора
590 руб
Раздел: Подставки для украшений

97. Модерн как явление культуры

98. Кино как явление культуры XX века

99. Изучение физиологического явления сна


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.