Спецпрактикум по сверхвысоким частотам. Гусев Ю.А. - 81 стр.

UptoLike

Составители: 

движется волна.
После прохождения некоторого расстояния вдоль оси рассматриваемые
круговые волны не только сдвинутся по фазе относительно друг друга, как в
случае без потерь, но и будут иметь разные амплитуды. Это приводит к тому, что
суммарная волна будет эллиптически поляризованной.
Изложенная выше теория имеет смысл не только для ферромагнетиков, но
очевидно
и для всех веществ, магнитная или диэлектрическая проницаемость
которых является тензором.
Микроволновой эффект Фарадея в парамагнетиках
В 1948 году Вильсоном и Хулом наблюдалось аналогичное эффекту Фарадея
на световых волнах явление вращения плоскости поляризации радиоволн
(9.10
10
Гц) в парамагнетиках, которое получило название микроволнового эффекта
Фарадея или резонансного парамагнитного вращения (РПВ).
Экспериментальные исследования эффекта Фарадея показали, что угол
поворота плоскости поляризации радиочастотной волны довольно сложно зависит
от напряженности постоянного поля, в то время как для световых волн имеет
место линейная зависимость.
Механизмы этих явлений также различны. Под влиянием
внешнего
магнитного поля среда становится анизотропной в электрическом и магнитном
отношении. В разных областях частот эти две анизотропии проявляются по-
разному.
В обычном эффекте Фарадея (10
14
-10
15
Гц) основную роль играет
электрическая анизотропия среды, так как магнитные моменты атомов не
успевают реагировать на изменение внешнего переменного поля и практически не
вносят вклада во вращение плоскости поляризации и поэтому в отношении
магнитных свойств среду можно считать изотропной.
При микроволновом эффекте Фарадея (10
9
- 10
10
Гц) период радиочастотного
поля сравним со временем релаксации магнитных моментов (у парамагнетиков
время спин-спиновой релаксации 10
-9
сек), что приводит к магнитному резонансу,
определяющему главный вклад в поворот плоскости поляризации. Электрической
анизотропией в этом случае можно пренебречь (расчет показывает, что она при
этих условиях вызывает угол поворота только 10
-9
рад).
Исследования магнитного вращения плоскости поляризации радиоволн на
парамагнетиках развивались параллельно с подобными исследованиями в
ферромагнетиках.
Микроволновой эффект Фарадея зависит от квадрата частоты, поэтому
можно ожидать, что его нельзя наблюдать в области радиочастот (он будет в 10
6
-
10
7
раз меньше оптического, который составляет для парамагнетиков несколько
минут). Однако, если частота волны близка к резонансной частоте среды,
наблюдаемое вращение велико. Если среда изотропна в магнитном отношении, но
состоит из атомов, обладающих постоянным магнитным моментом
(парамагнитная среда), то с включением постоянного магнитного поля и при
условии, что существует обмен энергией
с окружением парамагнитного атома -
решеткой, произойдет ориентация магнитных моментов атомов по полю. Теперь
движется волна.
    После прохождения некоторого расстояния вдоль оси рассматриваемые
круговые волны не только сдвинутся по фазе относительно друг друга, как в
случае без потерь, но и будут иметь разные амплитуды. Это приводит к тому, что
суммарная волна будет эллиптически поляризованной.
    Изложенная выше теория имеет смысл не только для ферромагнетиков, но
очевидно и для всех веществ, магнитная или диэлектрическая проницаемость
которых является тензором.

               Микроволновой эффект Фарадея в парамагнетиках

     В 1948 году Вильсоном и Хулом наблюдалось аналогичное эффекту Фарадея
на световых волнах явление вращения плоскости поляризации радиоволн
(9.1010Гц) в парамагнетиках, которое получило название микроволнового эффекта
Фарадея или резонансного парамагнитного вращения (РПВ).
     Экспериментальные исследования эффекта Фарадея показали, что угол
поворота плоскости поляризации радиочастотной волны довольно сложно зависит
от напряженности постоянного поля, в то время как для световых волн имеет
место линейная зависимость.
     Механизмы этих явлений также различны. Под влиянием внешнего
магнитного поля среда становится анизотропной в электрическом и магнитном
отношении. В разных областях частот эти две анизотропии проявляются по-
разному.
     В обычном эффекте Фарадея (1014 -1015 Гц) основную роль играет
электрическая анизотропия среды, так как магнитные моменты атомов не
успевают реагировать на изменение внешнего переменного поля и практически не
вносят вклада во вращение плоскости поляризации и поэтому в отношении
магнитных свойств среду можно считать изотропной.
     При микроволновом эффекте Фарадея (109 - 1010Гц) период радиочастотного
поля сравним со временем релаксации магнитных моментов (у парамагнетиков
время спин-спиновой релаксации 10-9 сек), что приводит к магнитному резонансу,
определяющему главный вклад в поворот плоскости поляризации. Электрической
анизотропией в этом случае можно пренебречь (расчет показывает, что она при
этих условиях вызывает угол поворота только 10-9 рад).
     Исследования магнитного вращения плоскости поляризации радиоволн на
парамагнетиках развивались параллельно с подобными исследованиями в
ферромагнетиках.
     Микроволновой эффект Фарадея зависит от квадрата частоты, поэтому
можно ожидать, что его нельзя наблюдать в области радиочастот (он будет в 106 -
107 раз меньше оптического, который составляет для парамагнетиков несколько
минут). Однако, если частота волны близка к резонансной частоте среды,
наблюдаемое вращение велико. Если среда изотропна в магнитном отношении, но
состоит из атомов, обладающих постоянным магнитным моментом
(парамагнитная среда), то с включением постоянного магнитного поля и при
условии, что существует обмен энергией с окружением парамагнитного атома -
решеткой, произойдет ориентация магнитных моментов атомов по полю. Теперь