Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 17 стр.

UptoLike

Составители: 

17
.
2
exp
2
sin
,
2
exp
2
cos
00021
00021
+
=+=
+
=+=
l
nn
jkl
nn
kEEEE
l
nn
jkl
nn
kEEEE
eoeo
yyy
eoeo
xxx
Отсюда следует, что множитель поляризации
()
αθ ctgcos ctg
2
ctg
00
==
== luWkl
nn
k
E
E
P
eo
y
x
действителен , т.е.поляризация по-прежнему линейная , но её плоскость повёр-
нута относительно оси х на угол
α
. Величина этого угла зависит от длины
пройденного волной пути , частоты волны и параметров плазмы.
В земной ионосфере электронная концентрация является функцией высо -
ты . При удалении от поверхности она увеличивается до некоторого максималь-
ного значения, а затем убывает. Используя эффект Фарадея, можно по
измерениям углов поворота плоскости поляризации судить об интегральной
электронной концентрации. Пусть , например, передатчик, создающий линейно -
поляризованную волну, находится на высоте h . Излучаемый сигнал регистри-
руется приёмником, расположенным на поверхности Земли. В этом случае
плоскость поляризации будет повёрнута на угол
()
∫∫
==
hh
dzzN
cm
He
udzWk
0
222
0
32
0
0
.
cos
4
cos
ω
θ
π
θα
В соответствии с этой формулой по измерению
α
можно определить полное
число электронов в столбе воздуха высотой h и площадью поперечного сечения
1 см
2
.
Перейдём к рассмотрению общей задачи , когда условие
H
ω
ω
>>
не вы -
полнено и влияние магнитного поля нельзя считать слабым. При
H
ω
ω
пока-
затель преломления и множитель поляризации сильно изменяются в
зависимости от направления распространения и анизотропия весьма сущест-
венна. Рассмотрим различные частные случаи.
1. Пусть волна распространяется вдоль магнитного поля ( , | |
0
Hk про -
дольное распространение). Из общих формул (3.16), (3.18) при
0
=
θ
получаем
()
()
. ,1
1
1
,1
1
1
2
2
2
2
jP
W
u
n
W
u
n
H
p
e
H
p
o
±=
−=
−=
+
−=
+
−=
ωωω
ω
ωωω
ω
                                              17

                                   n − ne                n + ne 
       E x = E1x + E2 x = E0 cos k0 o        l  exp jk0 o      l ,
                                         2                 2     
                                     n − ne               n + ne 
       E y = E1 y + E2 y = − E0 sin  k 0 o     l  exp jk 0 o     l .
                                           2                 2     

О тсю даследует, что мно ж ительп о ляризац ии

                   Ex        n − ne 
              P=      = −ctg k0 o   l  = ctg(k 0luW cosθ ) = ctgα
                   Ey             2   

действителен, т.е.п о ляризац ия п о -п реж немулинейная, но её п ло ско сть п о вё р-
нута о тно сительно о си х на уг       о л α . В еличина это г о угла зависито тдлины
п ро йденно г о во лно й п ути, часто ты во лны и п араметро вп лазмы .
       В земно й ио но сфере электро нная ко нц ентрац ия является функц ией вы со -
ты . П ри удалении о тп о верхно сти о наувеличивается до неко торо г       о максималь-
но г о значения, а затем убы вает. И сп о льзуя эффект Ф арадея, мо ж но п о
измерениям уг     ло в п о во ро та п ло ско сти п о ляризац ии судить о б интег рально й
электро нно й ко нц ентрац ии. П усть, нап ример, п ередатчик, со здаю щ ий линейно -
п о ляризо ванную во лну, нахо дится на вы со те h. И злучаемы й сиг       нал регистри-
руется п риё мнико м, расп о ло ж енны м на п о верхно сти Земли. В это м случае
п ло ско стьп о ляризац ии будетп о вё рнутанауг       ол

                                            4π 2 e3 H 0 cosθ
                                    h                          h
                    α = k0W cosθ ∫ udz =
                                              m 2c 2    ω2
                                                               ∫ N (z )dz.
                                    0                          0


В со о тветствии с это й фо рмуло й п о измерению α мо ж но о п ределить п о лно е
число электро но в встолбе во здухавы со то й h и п ло щ адью п о п еречно г   о сечения
      2
1 см .
        П ерейдё м к рассмо трению о бщ ей задачи, ко г  да усло вие ω >> ω H не вы -
п о лнено и влияние маг   нитно г о п о ля нельзя считать слабы м. П ри ω ≥ ω H п о ка-
затель п рело мления и мно ж итель п о ляризац ии сильно изменяю тся в
зависимо сти о тнап равления расп ро странения и анизо тро п ия весьма сущ ест-
венна. Рассмо трим различны е частны е случаи.
        1. П усть во лна расп ро страняется вдо ль маг  нитно го п о ля ( k | | H 0 , п ро -
до льно ерасп ро странение). И зо бщ их фо рмул (3.16), (3.18) п ри θ = 0 п о лучаем

                               u          ω 2p
                    no2   =1−     =1−              ,
                              1+W     ω (ω + ω H )
                               u           ω 2p
                    ne2   =1−     =1 −              , P = ± j.
                              1−W      ω (ω − ω H )