Кристаллооптические явления и их моделирование в диапазоне сверхвысоких частот. Молотков Н.Я - 10 стр.

UptoLike

Составители: 

ча. Энергия переносится волной с групповой скоростью
Г
V , которая называется лучевой скоростью.
Вектор лучевой скорости
Г
V совпадает с вектором луча S .
Для плоской монохроматической волны в однородной изотропной среде лучи S нормальны к вол-
новым поверхностям. Поэтому в изотропной среде лучи одновременно характеризуют и направление
переноса энергии волной и направление распространения фронта волны, причем для монохроматиче-
ской волны скорость переноса энергии (лучевая или групповая скорость) равна фазовой скорости пере-
мещения волновой поверхности вдоль нормали к ней. Фазовая скорость
V
, называемая нормальной ско-
ростью, определяется соотношением
εµ
==
c
n
c
V
, (3.4)
где сскорость света в вакууме. При µ = 1 имеем
ε
=
c
V
. (3.5)
Вектор фазовой скорости V совпадает с нормалью N к волновой поверхности. В изотропной среде
плоская электромагнитная волна характеризуется тем, что векторы фазовой скорости V и групповой
Г
V ,
или векторы
N
и S совпадают.
Иначе обстоит дело в анизотропной среде. Вследствие несовпадения направлений век-
торов
D
и
E
линейно поляризованная плоская монохроматическая волна в анизотропной среде ха-
рактеризуется двумя тройками взаимно перпендикулярных векторов VHD ;; и
Г
;; VHE или NHD ;; и
SHE ;; (рис. 7). Векторы
Г
;;; VVED лежат в одной плоскости, которая перпендикулярна вектору
H
.
Вектор фазовой или нормальной скорости V перпендикулярен векторам
D
и
H
. Этот вектор V на-
правлен по нормали N к волновой поверхности. Вектор групповой или лучевой скорости
Г
V пер-
пендикулярен векторам E и
H
, этот вектор
Г
V лучевой скорости совпадает по направлению с век-
тором Умова-Пойнтинга S .
Следовательно, в анизотропной среде векторы V и
Г
V
не совпадают по направлению. Это при-
водит к тому, что волновая поверхность волны в анизотропной среде имеет не постоянную кривиз-
ну. Как нами будет показано далее, волновая поверхность линейно поляризованной волны в одно-
осном кристалле может иметь форму эллипсоида вращения. На рис. 8 показан участок такой по-
верхности АВ для точечного источника света L. Вектора S и
Г
V направлены в точке Р по лучу LP.
Вектора V и N перпендикулярны к касательной МK и к волновой поверхности в точке Р.
Можно показать, что связь между нормальной и лучевой скоростью дается соотношением
α
=
cos
Г
VV , (3.6)
где αугол между векторами D и E .
Из теории Максвелла следует, что в анизотропном кристалле всякая плоская монохроматическая
линейно поляризованная волна D распадается на две плоские линейно поляризованные волны
o
D и
e
D
(обыкновенную и необыкновенную) с ортогональными линиями поляризации (
eo
DD ). Вектор
o
D
обыкновенной волны всегда перпендикулярен к главной оси одноосного кристалла и нормали N к
фронту волны.
4 РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПЛОСКОЙ ЛИНЕЙНО
ПОЛЯРИЗОВАННОЙ ВОЛНЫ В ОДНООСНОМ КРИСТАЛЛЕ. ВОЛНОВЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
ДЛЯ ОБЫКНОВЕННОЙ
И НЕОБЫКНОВЕННОЙ ВОЛН