Новости партнёров:


К вопросу о создании неотражающих сред

К вопросу о создании неотражающих сред

Настойчиво ставит задачу практическая радиотехника об образовании таких материальных сред, которые бы никак не отражали электромагнитных волн. Нередким случаем данной задачи является создание неотражающих покрытий, которые можно будет наносить на поверхность объектов из металла, и его свойство препятствовало бы возникновению отраженной волны. Это довольно затрудняло обнаружение таких объектов радиолокационными методами.

Формула


определяет, что от границы раздела R коэффициент отражения равен нулю только при таком случае, когда . Предоставленное равенство эквивалентно надлежащему условию:


Пока что ещё нет эффективного метода синтеза сред, для которых выше показанное соотношение выполнялось бы в широком диапазоне частот. Однако следует отметить, говоря о создании неотражающих покрытий, что в среде увеличения меры затухания электромагнитных волн, то есть рост угла потерь  ведет к возрастанию отражения, а не к уменьшению. Как правило, чем больше , тем больше модуль комплексной диэлектрической проницаемости среды. Отчего в пределе  при .

Таким образом, , среда ведет себя как идеальный отражатель с бесконечно высоким затуханием. Действительный способ образования не отражающих покрытий состоит в применении эффекта многократных отражений. К примеру, рассмотрим среду, располагающую существенным собственным поглощением. Её поверхность выполнена ребристой, как показано на изображении ниже.


Внутри ребристой структуры в наклонном падении плоской электромагнитной волны проистекает процесс многократных отражений, и каждое отражение сопровождается утратой части энергии волны. Впоследствии амплитуда отражённого поля существенно меньше, чем амплитуда падающего. Бесспорно, что данный способ компенсации отражений не беспрепятственен от многих недостатков. Коэффициент отражения в значительной мере зависит от рабочей частоты и от угла падения.

Падение плоской электромагнитной волны на диэлектрическое полупространство под произвольным углом

Наконец, рассмотрим наиболее обобщённый случай, где плоская электромагнитная волна, падает на границу раздела под произвольным углом , распространяясь в среде 1, удовлетворяющим условно .

На изображении показано направление осей координат и геометрия предоставленной задачи.


Естественно ввести при анализе этой системы три волны – падающую, преломленную и отраженную. Всех трех выше перечисленных волн векторы Пойнтинга лежат в одной плоскости, называемой плоскостью падения.

Надлежит воспользоваться результатами, речь о которых идет в разделе сайта «Плоские электромагнитные волны», для того чтобы записать комплексные амплитуды электромагнитных полей.

Из изображения следует, что вектор  образует с положительными направлениями осей x, y и z углы и  соответственно. Поскольку  и  – комплексная амплитуда падающей волны, запись можно произвести следующим образом:


Если обозначить углы через  и , указанные на изображении выше и соответственно называемые углами преломления и отражения, то комплексные амплитуды преломленной и отраженной волн могут быть переданы в виде


в плоскости , то есть на границе раздела, должны выполняться условия непрерывности тангенциальных составляющих векторов  и , то есть

 

Например, из



получим, 

От того, что являются совершенно равноправными все точки поверхности раздела, соотношение


должно являться тождеством относительно переменной у. Для этого нужно, чтобы всех экспонент показатели, входящих в

, были равны при всех у.

Предоставленное условие записано может быть в виде двух равенств:



Тем самым, получены два закона хорошо известных из элементарной физики, определяющих поведение волн на границе раздела двух сред. Закон равенства углов падения и отражения – первый из них, второй носит название закона Сиелля.

Разумеется, что при устремлении угла падения к нулю угол преломления  тоже стремится к нулю. Вследствие падения, близкого к нормальному, закон Сиелля надлежит разуметь в предельном смысле.

Поскольку , формула  может быть записана в этом виде, что в неё лишь войдут электродинамические параметры граничащих сред. Введем величину  для этого, имеющую название показателя преломления данной среды. Например, если, , то принято говорить, что большей оптической плотностью обладает вторая среда, чем первая. Закон Сиелля примет вид


Безотносительно ориентации векторов поля к плоскости падения рассмотренные закономерности справедливы.

Проведённый более подробный анализ представляет ряд явлений электромагнитного поля, что в силу векторного характера, появляющихся при падении на границу раздела плоской электромагнитной волны, значительно различается в зависимости от плоскостей падения и поляризации, точнее от их взаимной ориентации.


electrokiber.ru © Все права защищены. При копировании материалов ссылка на сайт обязательна