Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 24 стр.

UptoLike

Составители: 

24
(
)
(
)
()
()
()
()
,sin2
,cos2
0
00
)2()1(
0
00
)2()1(
21
21
jkz
y
kzjkzjjkz
y
zjkzjk
yyyy
jkz
x
kzjkzjjkz
x
zjkzjk
xxxx
ekzHj
eeeHeeHHHH
ekzH
eeeHeeHHHH
−−
−−
−−
∆=
===+=
∆=
=+=+=+=
&
&&&&&
&
&&&&&
где
(
)
(
)
.2 ,2
2121
kkkkkk
=
+
=
Таким образом, линейно поляризованная волна распространяется со ско -
ростью
kv
ф
ω
=
, соответствующей среднему значению волновых чисел право -
и левополяризованных волн . Угол, образуемый плоскостью поляризации волны
с осью x , определяется выражением
(
)
(
)
[
]
.tgarctgarctg kzkzHH
xy
=
=
=
ψ
Следовательно , по мере распространения волны её плоскость поляриза-
ции вращается . Это вращение происходит по часовой стрелке, если смотреть по
направлению подмагничивающего поля. Если изменить направление подмагни-
чивающего поля на противоположное, зависимость угла
ψ
от координаты так -
же изменится, так как поменяется знак
k
. Таким образом, направление
вращения плоскости поляризации различно для волн , распространяющихся
вдоль подмагничивающего поля и навстречу ему. В результате плоскость поля -
ризации волны , прошедшей путь L туда и обратно , не возвращается в первона-
чальное положение, а поворачивается относительно него на угол
.
kL
=
ϕ
В
этом проявляются невзаимные свойства продольно - намагниченного феррита .
Электрическое поле рассматриваемой волны имеет эллиптическую поля-
ризацию , так как характеристические сопротивления двух волн с круговой по-
ляризацией различны , следовательно , различны амплитуды напряжённостей
электрического поля. Очевидно также, что волна с линейной поляризацией
электрического поля имеет эллиптическую поляризацию магнитного поля.
Описанное явление называют эффектом Фарадея, а величину
(
)
χµχµεω +=∆=
⊥⊥
kR , определяющую скорость вращения плоско -
сти поляризации, - постоянной Фарадея.
4.3 Поперечное распространение электромагнитных
волн в феррите
Рассмотрим однородную плоскую волну, распространяющуюся в феррите
перпендикулярно направлению подмагничивающего поля (оси z ), например,
вдоль оси x . В этом случае зависимость поля от координат y, z отсутствует, а за-
висимость от координаты x определяется множителем
.
jkx
e
Таким образом,
первые два уравнения Максвелла принимают вид:
                                                                       24

                                                (                                 )                  (
       H& x = H& x(1) + H& x( 2) = H& 0 x e − jk 1 z + e − jk 2 z = H& 0 x e − jkz e − j∆kz + e j∆kz =                       )
                                                          = 2 H& cos(∆kz )e − jkz ,   0x

       H& y =   H& (y1)   +   H& (y2)           (
                                        = H& 0 y e   − jk 1 z
                                                                  −e   − jk 2 z
                                                                                  ) = H&   0ye
                                                                                                 − jkz
                                                                                                         (e   j∆kz
                                                                                                                              )
                                                                                                                     − e − j∆kz =
                                                                        = 2 jH& 0 y sin (∆kz )e − jkz ,

где k = (k1 + k 2 ) 2 , ∆k = (k1 − k 2 ) 2.
       Т аким о бразо м, линейно п о ляризо ванная во лна расп ро страняется со ско -
ро стью vф = ω k , со о тветствую щ ей среднемузначению во лно вы х чисел п раво -
и лево п о ляризо ванны х во лн. У г
                                   о л, о бразуемы й п ло ско стью п о ляризац ии во лны
с о сью x, о п ределяется вы раж ением

                                            (                 )
                          ψ = arctg H y H x = arctg[tg(∆kz )] = ∆kz.

       С ледо вательно , п о мере расп ро странения во лны её п ло ско сть п о ляриза-
ц ии вращ ается. Э то вращ ение п ро исхо дитп о часо во й стрелке, если смо третьп о
нап равлению п о дмаг     ничиваю щ ег   о п о ля. Е сли изменитьнап равление п о дмаг   ни-
чиваю щ ег  о п о ля на п ро тиво п о ло ж но е, зависимо сть углаψ о тко о рдинаты так-
ж е изменится, так как п о меняется знак ∆k . Т аким о бразо м, нап равление
вращ ения п ло ско сти п о ляризац ии различно для во лн, расп ро страняю щ ихся
вдо ль п о дмаг ничиваю щ ег   о п о ля и навстречуему. В результате п ло ско сть п о ля-
ризац ии во лны , п ро ш едш ей п уть L туда и о братно , не во звращ ается в п ерво на-
чально е п о ло ж ение, а п о во рачивается о тно сительно нег    о на уго л ϕ = 2∆kL. В
этом п ро являю тся невзаимны е сво йствап ро до льно -намаг      ниченно г о феррита.
       Э лектрическо е п о ле рассматриваемо й во лны имеетэллип тическую п о ля-
ризац ию , так как характеристические со п ро тивления двух во лн с круг          о во й п о -
ляризац ией различны , следо вательно , различны амп литуды нап ряж ё нно стей
электрическо г    о п о ля. О чевидно такж е, что во лна с линейно й п о ляризац ией
электрическо г    о п о ля имеетэллип тическую п о ляризац ию маг     нитно го п о ля.
       О п исанно е явление назы ваю т эф ф ект ом Ф арад ея, а величину
                   (                                      )
 R = ∆k = ω ε µ ⊥ + χ − µ ⊥ − χ , о п ределяю щ ую ско ро сть вращ ения п ло ско -
сти п о ляризац ии, - п ост оянной Ф арад ея.

                4.3 По пе р еч н о е р аспр о стр ан е н и е эле к тр о м агн и тн ы х
                                         во лн в ф е р р и те

       Рассмо трим о дно ро дную п ло скую во лну, расп ро страняю щ ую ся вферрите
п ерп ендикулярно нап равлению п о дмаг    ничиваю щ ег  о п о ля (о си z), нап ример,
вдо льо си x. В этом случае зависимо стьп о ля о тко о рдинатy, z о тсутствует, аза-
висимо сть о тко о рдинаты x о п ределяется мно ж ителем e − jkx . Т аким о бразо м,
п ервы е двауравнения М аксвеллап ринимаю твид: