Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 16 стр.

UptoLike

Составители: 

16
Из выражения (3.18) следует, что поляризация обыкновенной и необыкновен-
ной волн эллиптическая . Направления вращения векторов Е в плоскости
фронта в обыкновенной и необыкновенной волнах противоположны . Произве-
дение множителей поляризации равно единице: .1
21
=
PP Это означает, что оси
эллипсов взаимно перпендикулярны .
Отметим , что в выражения для показателя преломления (3.16) и множи-
теля поляризации (3.18) частота входит в неявном виде, через величины u, W,
т.е. показатель преломления и множитель поляризации зависят от отношения
плазменной частоты к частоте волны (
22
ωω
p
u = ) и гиромагнитной частоты к
частоте волны (
ω
ω
H
W
=
).
Если ,1 и
<<
>>
W
H
ω
ω
то влияние магнитного поля должно быть сла-
бым. Действительно , в этом случае
. ,cos1
cos
1
1
2,1
2
,
jPuWu
W
u
n
eo
±=−≈ θ
θ
m
m
Однако учёт малых членов
θ
uW
±
в выражении для показателей преломле-
ния обыкновенной и необыкновенной волн оказывается существенным, когда
электромагнитная волна в намагниченной плазме проходит достаточно боль-
шой путь . Именно учёт этих малых членов позволяет описать , например, пово -
рот плоскости поляризации волны (эффект Фарадея), наблюдаемый в
магнитоактивной плазме.
Пусть передатчик излучает линейно - поляризованную волну с вектором Е ,
параллельным оси х. Предположим , что частота волны много больше плазмен-
ной частоты ; при этом 0
2
,
>
eo
n - обыкновенная и необыкновенная волны сво -
бодно распространяются. На расстоянии l от излучателя поле можно
представить как сумму полей двух волн с круговой поляризацией :
() ()
() ()
.exp
2
,exp
2
1
,exp
2
,exp
2
1
002002
001001
lnjkE
j
ElnjkEE
lnjkE
j
ElnjkEE
eyex
oyox
==
==
Используя тождественную запись
,
2
2
,
2
2
eoeo
e
eoeo
o
nnnn
n
nnnn
n
+
=
+
+
=
получим
                                                 16

И з вы раж ения (3.18) следует, что п о ляризац ия о бы кно венно й и нео бы кно вен-
но й во лн – эллип тическая. Н ап равления вращ ения векторо в Е в п ло ско сти
фро нта в о бы кно венно й и нео бы кно венно й во лнах п ро тиво п о ло ж ны . П ро изве-
дение мно ж ителей п о ляризац ии равно единиц е: P1P2 = 1. Э то о значает, что о си
эллип со ввзаимно п ерп ендикулярны .
        О тметим, что в вы раж ения для п о казателя п рело мления (3.16) и мно ж и-
теля п о ляризац ии (3.18) частота вхо дитв неявно м виде, через величины u, W,
т.е. п о казатель п рело мления и мно ж итель п о ляризац ии зависято то тно ш ения
п лазменно й частоты к часто те во лны ( u = ω 2p ω 2 ) и гиро маг   нитно й часто ты к
частотево лны ( W = ω H ω ).
      Е сли ω >> ω H иW << 1, то влияние маг
                                           нитно г
                                                 о п о ля до лж но бы ть сла-
бы м. Д ействительно , вэто м случае

                                         u
                     no2, e ≈ 1 −             ≈ 1 − u m uWcosθ , P1,2 = ± j.
                                    1 m Wcosθ

О днако учё тмалы х члено в ± uWcosθ в вы раж ении для п о казателей п рело мле-
ния о бы кно венно й и нео бы кно венно й во лн о казы вается сущ ественны м, ко г     да
электро маг  нитная во лна в намаг    ниченно й п лазме п ро хо дитдо стато чно бо ль-
ш о й п уть. И менно учё тэтих малы х члено в п о зво ляето п исать, нап ример, п о во -
ро т п ло ско сти п о ляризац ии во лны (эффект Ф арадея), наблю даемы й в
маг нито активно й п лазме.
       П устьп ередатчик излучаетлинейно -п о ляризо ванную во лнус векторо м Е ,
п араллельны м о си х. П редп о ло ж им, что частота во лны мно г    о бо льш е п лазмен-
но й частоты ; п ри это м no, e > 0 - о бы кно венная и нео бы кно венная во лны сво -
                            2

бо дно расп ро страняю тся. Н а расстоянии l о т излучателя п о ле мо ж но
п редставитькак суммуп о лей двух во лн с круг     о во й п о ляризац ией:


             E1x = E0 exp( jk 0 nol ), E1 y = E0 exp( jk0 no l ),
                   1                            j
                   2                           2
             E2 x = E0 exp( jk 0 ne l ), E2 y = − E0 exp( jk 0 ne l ).
                   1                              j
                   2                              2

И сп о льзуя тож дественную зап ись

                    no + ne no − ne       n + ne no − ne
             no =          +        , ne = o    −        ,
                       2       2             2      2

п о лучим