Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 26 стр.

UptoLike

Составители: 

26
Если электрическое поле волны линейно поляризовано (в данном
случае в плоскости y0z), то магнитное поле имеет, как следует из второго урав-
нения системы (4.9), эллиптическую поляризацию в плоскости распространения
x0y, так как вектор H имеет как поперечную , так и продольную составляющую .
Из выражения (4.10) следует, что при 0
=
µ
фазовая скорость второй
волны стремится к нулю , т.е. её распространение в отсутствие потерь оказыва-
ется невозможным. Согласно (4.2), этому соответствует частота
(
)
MHH
ωωωω += , называемая частотой поперечного ферромагнитного ре-
зонанса. За свои необычные свойства вторая волна получила название необык-
новенной.
Рассмотрим нормальное падение линейно поляризованной волны на по-
перечно - намагниченную пластину толщиной d. Если вектор Е падающей волны
составляет с напряжённостью подмагничивающего поля
0
H угол
ϕ
, то парал-
лельная ему составляющая этого вектора
ϕ
cosEE
z
=
возбуждает в феррите не-
обыкновенную волну, а перпендикулярная составляющая
ϕ
sinEE
y
=
-
обыкновенную . Распространяясь в пластине с разными скоростями, эти волны ,
дойдя до края пластины , возбуждают в окружающей среде две линейно поляри -
зованные во взаимно перпендикулярных направлениях волны . За счёт разности
скоростей волн в пластине возбуждённые ими в окружающей среде волны ока-
зываются сдвинутыми по фазе. Складываясь, они образуют волну эллиптиче-
ской поляризации. Гиротропная пластина, таким образом, позволяет
преобразовать линейно поляризованную волну в волну эллиптической поляри-
зации. Это явление называют эффектом Коттон- Мутона .
Если амплитуды линейно поляризованных волн, вышедших из пластины ,
окажутся равными, а их фазы сдвинутыми на 90
о
, результирующая волна бу-
дет иметь круговую поляризацию . Выполнение этих условий можно обеспе-
чить , подбирая угол поворота вектора Е входной волны относительно
подмагничивающего поля и толщину пластины .
5. ГИРОТРОПИЯ В РАДИОФИЗИКЕ
5.1 Радиоволны в ионосфере
Начиная с высоты около 50-60 км , существенно проявляется ионизация
атмосферной среды . Это нижняя граница так называемой ионосферы. Степень
ионизации среды характеризуют числом свободных электронов в единице объ-
ёма N. Эта величина достигает максимума в зависимости от ряда условий на
высоте приблизительно от 250 до 400 км . Ионосферу, лежащую ниже этого
уровня, называют внутренней , а лежащую выше внешней . Последняя, вплоть
до высоты порядка радиуса земного шара, оказывает заметное влияние на рас-
пространение радиоволн .
Основной причиной ионизации атмосферы является ультрафиолетовое и
рентгеновское излучение Солнца. Вторым по значению фактором ионизации
                                           26
       Е сли электрическо е п о ле во лны линейно п о ляризо вано (в данно м
случае в п ло ско сти y0z), то маг   нитно е п о ле имеет, как следуетизвторо г   о урав-
нения системы (4.9), эллип тическую п о ляризац ию вп ло ско сти расп ро странения
x0y, так как вектор H имееткак п о п еречную , так и п ро до льную со ставляю щ ую .
       И з вы раж ения (4.10) следует, что п ри µ ⊥ = 0 фазо вая ско ро сть второ й
во лны стремится к нулю , т.е. её расп ро странение в о тсутствие п о терь о казы ва-
ется нево змо ж ны м. С о г       ласно    (4.2), это му со о тветствует частота
ω = ω H (ω H + ω M ) , назы ваемая ч аст от ой п оп ереч ного ф ерромагни т ного ре-
зонанса. За сво и нео бы чны е сво йства вторая во лна п о лучила название нео бы к-
но венно й.
       Рассмо трим но рмально е п адение линейно п о ляризо ванно й во лны на п о -
п еречно -намаг ниченную п ластинутолщ ино й d. Е сли векто р Е п адаю щ ей во лны
со ставляетс нап ряж ё нно стью п о дмаг   ничиваю щ ег                 о л ϕ , то п арал-
                                                          о п о ля H 0 уг
лельная емусо ставляю щ ая это г     о вектора E z = Ecosϕ во збуж даетв феррите не-
о бы кно венную во лну, а п ерп ендикулярная со ставляю щ ая E y = Esinϕ -
о бы кно венную . Расп ро страняясь в п ластине с разны ми ско ро стями, эти во лны ,
до йдя до края п ластины , во збуж даю тв о круж аю щ ей среде две линейно п о ляри-
зо ванны е во взаимно п ерп ендикулярны х нап равлениях во лны . За счё тразно сти
ско ро стей во лн в п ластине во збуж дё нны е ими в о круж аю щ ей среде во лны о ка-
зы ваю тся сдвинуты ми п о фазе. С клады ваясь, о ни о бразую тво лнуэллип тиче-
ско й п о ляризац ии. Г иро тро п ная п ластина, таким о бразо м, п о зво ляет
п рео бразо вать линейно п о ляризо ванную во лнув во лнуэллип тическо й п о ляри-
зац ии. Э то явление назы ваю тэф ф ект ом Кот т он-М ут она.
       Е сли амп литуды линейно п о ляризо ванны х во лн, вы ш едш их изп ластины ,
о каж утся равны ми, а их фазы – сдвинуты ми на 90 о , результирую щ ая во лна бу-
детиметь круг    о вую п о ляризац ию . В ы п о лнение этих усло вий мо ж но о бесп е-
чить, п о дбирая уг    о л п о во ро та векто ра Е вхо дно й во лны о тно сительно
п о дмаг ничиваю щ ег о п о ля и то лщ инуп ластины .

                      5. ГИ Р О ТР О ПИ Я В Р АД И О Ф И ЗИ К Е

                            5.1 Р ади о во лн ы в и о н о сф е р е

       Н ачиная с вы со ты о ко ло 50-60 км, сущ ественно п ро является ио низац ия
атмо сферно й среды . Э то ниж няя г   раниц а так назы ваемо й и оносф еры. С теп ень
ио низац ии среды характеризую тчисло м сво бо дны х электро но в в единиц е о бъ-
ё маN. Э тавеличинадо стиг    аетмаксимума– в зависимо сти о трядаусло вий – на
вы со те п риблизительно о т250 до 400 км. И о но сферу, леж ащ ую ниж е это г       о
уро вня, назы ваю твнутренней, а леж ащ ую вы ш е – внеш ней. П о следняя, вп ло ть
до вы со ты п о рядка радиуса земно г  о ш ара, о казы ваетзаметно е влияние на рас-
п ро странение радио во лн.
       О сно вно й п ричино й ио низац ии атмо сферы является ультрафио лето во е и
рентг  ено вско е излучение С о лнц а. В торы м п о значению факторо м ио низац ии