Распространение волн в диспергирующих средах. Аверина Л.И. - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

27
Заметим , что показатель преломления может обратиться в нуль или стать
чисто мнимой величиной только в среде, в которой поглощение энергии пре-
небрежимо мало. В ионосферной плазме эти условия реализуются в широком
диапазоне частот.
Рассмотрим теперь поглощение волн в плазме, обусловленное столкнове-
ниями электронов с молекулами и ионами. При этом необходимо различать два
случая: поглощение при прохождении волны через слой плазмы (
p
ω
ω
>
) и по-
глощение при отражении волны от слоя (
p
ω
ω
=
).
В первом случае, полагая в формуле (3.5)
22
, νωωω >>>
p
, получим :
1
'
"
tg," ,1'
2
2
<<==≈
ε
ε
δ
ω
ν
ω
ω
εε
p
.
Для этих условий показатель поглощения определяется формулой :
2
2
3
2
2
" ,
2
tg
2
'
ω
νω
ω
νω
δ
ε
χ
c
k
pp
===
.
Видно, что более длинные волны сильнее поглощаются в ионосфере. Отсюда
ясно, почему частотный диапазон волн , используемых в радиосвязи на большие
расстояния в земных условиях , ограничен как сверху (частота должна быть ни-
же критической , иначе волна не отразится от ионосферы ), так и снизу (вследст-
вие увеличения поглощения с ростом длины волны ).
Во втором случае, полагая в (3.5)
22
, νωωω >>=
p
, получим
ω
ν
ε
δ
ε
≈
>>
≈
" 1, tg,0' .
Для этих условий показатель поглощения определяется формулой :
2
2
" ,
2
tg
2
'
c
k
ων
ω
ν
δ
ε
χ =≈= .
В области частот, которые могут отражаться от ионосферы , поглощение увели -
чивается с ростом частоты , но зависимость от ω здесь более слабая. Кроме то-
го, путь, проходимый волной на участке её отражения, гораздо меньше длины
остальных участков трассы . Поэтому определяющую роль играет поглощение
при прохождении волн через ионизированный слой на таких высотах от земной
поверхности, где отражения не происходит. 
                                             27

За метим, что пока за тель преломления мож ет обратиться в нуль или ста ть
чисто мнимой величиной только в среде, в которой поглощ ениеэнергии пре-
небреж имо ма ло. В ионосферной пла змеэти условия реализую тся в ш ироком
диа па зонеча стот.
       Ра ссмотрим теперь поглощ ениеволн в пла зме, обусловленноестолкнове-
ниями электроновс молекула ми и иона ми. П ри этом необходимо ра злича тьдва
случа я: поглощ ениепри прохож дении волны через слой пла змы ( ω > ω p ) и по-
глощ ениеприотраж ении волны отслоя ( ω = ω p ).
     В первом случа е, пола га явформуле(3.5) ω > ω p , ω 2 >> ν 2 , получим:

                                            ω 2p ν             ε"
                           ε ' ≈ 1, ε " =            , tgδ =      << 1.
                                            ω ω
                                              2                ε'

Д ляэтих условий пока за тельпоглощ енияопределяетсяформулой :

                           ε'      ω 2pν    ω 2pν
                        χ=    tgδ = 3 , k"=       .
                           2       2ω       2cω 2

В идно, что болеедлинны еволны сильнеепоглощ а ю тся в ионосфере. О тсю да
ясно, почему ча стотны й диа па зон волн, используемы х врадиосвязи на больш ие
ра сстоянияв земны х условиях, ограничен ка к сверху (ча стота долж на бы тьни-
ж екритической, ина чеволна неотразитсяотионосферы ), та к и снизу (вследст-
виеувеличенияпоглощ енияс ростом длины волны ).
       В о втором случа е, пола га яв(3.5) ω = ω p , ω 2 >> ν 2 , получим

                               ε ' ≈ 0, tgδ >> 1, ε "≈ ν ω .

Д ляэтих условий пока за тельпоглощ енияопределяетсяформулой :

                              ε'              ν         ων
                        χ=       tgδ ≈           , k" =      .
                              2               2ω        2c 2

В обла сти ча стот, которы емогутотраж а тьсяотионосферы , поглощ ениеувели-
чива етсяс ростом ча стоты , но за висимость от ω здесь болеесла ба я. К ромето-
го, путь, проходимы й волной на уча сткееё отраж ения, гораздо меньш едлины
оста льны х уча стков трассы . П оэтому определяю щ ую роль играет поглощ ение
при прохож дении волн через ионизирова нны й слой на та ких вы сота х отземной
поверхности, гдеотра ж ениянепроисходит.

Страницы