Кристаллооптические явления и их моделирование в диапазоне сверхвысоких частот. Молотков Н.Я - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 12
3 Слоистая диэлектрическая структура, как искусственная анизотропная среда для сантиметровых
электромагнитных волн (λ = 3,2 см), представляет собой систему большого числа плоских изотропных
тонких листов любого диэлектрика, разделенных, например, воздушными промежутками. Слоистую ди-
электрическую структуру для радиоволн можно изготовить из тонких листов органического стекла
толщиной d
1
, расположенных параллельно друг другу так, что толщина воздушных зазоров между лис-
тами органического стекла равна d
2
(рис. 12). При этом толщина d
1
изотропных листов диэлектрика и
величина d
2
воздушных зазоров между ними должны быть значительно меньше длины волны исполь-
зуемого электромагнитного излучения. При λ = 3,2 см величины d
1
и d
2
не должны превышать 5 мм.
Слоистая диэлектрическая структура в диапазоне сверхвысоких частот обладает достаточной анизотро-
пией для относительной диэлектрической проницаемости и показателя преломления. Для нее характер-
но так называемое «двойное лучепреломление формы», которое наблюдается в ряде оптических слои-
стых объектов: кристаллах табачной мозаики, жидкостях со взвешенными в них упорядоченными час-
тицами и других. Естественной слоистой диэлектрической структурой для сантиметровых радиоволн
является древесина с годичными кольцами, которую впервые использовал Дж. Ч. Бозе для исследования
интерференционных коноскопических фигур. Однако естественный изгиб годичных колец в древесине
часто является нежелательным и к тому же анизотропия двоякопреломляющих свойств древесины дос-
таточно мала.
Анизотропия диэлектрических свойств слоистой структуры возникает из-за различия граничных
условий для векторов
E и D электрического поля при переходе поверхностей между листами диэлек-
трика и воздушными зазорами. Примем за главную «оптическую» ось слоистой структуры направление,
перпендикулярное листам органического стекла, т.е. направление, совпадающее с осью z (рис. 12).
Электромагнитная волна, электрический вектор E которой составляет с главной осью z произвольный
угол
α , распадается в слоистой диэлектрической структуре на две волны: обыкновенную волну
o
E и
необыкновенную
e
E с взаимно перпендикулярными линиями поляризации.
1 Предположим, что в слоистой диэлектрической структуре вдоль ее листов распространяется пло-
ская электромагнитная волна, электрический вектор
o
E которой параллелен оси y (рис. 12). Так как в
данном случае электрический вектор
o
E этой волны перпендикулярен к главной оси z слоистой диэлек-
трической структуре, то волна, распространяющаяся в ней, является обыкновенной волной. Если разме-
ры листов оргстекла достаточно велики, а величины d
1
и d
2
малы по сравнению с λ, то электрическое
поле в листах и между ними можно считать однородным. Учитывая, что тангенциальная составляющая
электрического вектора
o
E должна быть непрерывной на границах раздела сред, значение вектора E
внутри листов и между ними должно быть одинаково. Следовательно,
o
ED
11
ε= и
o
ED
22
ε= , где
1
ε
и
2
ε
–
диэлектрические проницаемости, соответственно, органического стекла и воздуха. Среднее значение
вектора электрического смещения, полученное усреднением по всему объему структуры, равно
o
E
dd
dd
dd
DdDd
D
21
2211
21
2211
+
ε+ε
=
+
+
=
. (5.3)
α

Страницы