6.2 Поняття про однорідні плоскі електромагнітні хвилі

Припустимо, що джерело електромагнітного поля розташоване в початку декартової системи координат, і хвиля поширюється в додатному напрямі осі Z. Звернемося до сферичного фронту хвилі, фрагмент DS, що поширюється вздовж осі Z (на що вказує вектор Пойнтінга ) (рис. 6.1). Хвиля, яка може бути представлена таким фронтом, має назву поперечна (плоска).

 

Рисунок 6.1 Фрагмент фронту хвилі та вектор Пойнтінга

Відомо, що вектори  та  взаємно перпендикулярні, кожен з них має, в загальному випадку, три складові Еx, Ey, Ez та Hx, Hy, Hz.

Розглянемо три можливі ситуації:

Складові  Ez та Hz відсутні, тобто Ez = 0 i Hz = 0. в цій ситуації є тільки складові Еx, Ey та Hx, Hy й така хвиля має назву поперечна хвиля, або хвиля типу Т (від transverse – поперечний); в англомовній літературі й літературі попередніх років її ще називають хвиля типу ТЕМ (поперечна Т електромагнітна ЕМ);

Складова Ez є, складова Hz відсутня, тобто Ez ¹ 0, Hz = 0  й така хвиля має назву повздовжня електрична хвиля типу Е; в англомовній літературі й літературі попередніх років її  ще називають хвиля типу ТМ (поперечна Т магнітна Е);

Складова Нz є, складова Еz відсутня, тобто Ez = 0, Hz ¹ 0  й така хвиля має назву повздовжня електрична хвиля типу Н; в англомовній літературі й літературі попередніх років її  ще називають хвиля типу ТЕ (поперечна Т магнітна М).

В стислій наочній формі формування типів хвиль наведено в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 Основні співвідношення для електростатики та магнітного поля постійного струму

№ пп.

Складові поля

Тип хвилі

Назва

сучасна назва

англомовна

1

Т

ТЕМ

Поперечна

2

Е

ТМ

Повздовжня електрична (поперечна магнітна)

3

Н

ТЕ

Повздовжня магнітна (поперечна електрична)

Таким чином, при великій відстані від джерела ділянку фронту хвилі DS можна вважати плоскою,  для якої Ez = 0 і Hz = 0, тобто – це хвиля типу Т, що має не шість, а тільки чотири проекції Еx, Ey та Hx, Hy. Таке припущення суттєво спрощує опис хвилі.

За умов однорідного без втрат (sÞ0) середовища, тобто e = const та m = const, вектори напруженості електричного та магнітного полів у всіх точках простору ділянки DS не змінюють значення та напрямку. Тоді, відповідні частинні похідні дорівнюють нулю:

                           (6.2-1)

З урахуванням прийнятих припущень для плоскої однорідної хвилі суттєво спрощується оператори ротор та набла (оператор Гамільтона), що полегшує розрахунки без зниження втрат точності.

Плоска однорідна хвиля, за поширення якої лишається незмінним напрямок вектора , має назву лінійно-поляризована хвиля. Поляризації електромагнітних хвиль мають важливе практичне значення. Наприклад, від виду поляризації електромагнітної хвилі залежить взаємне розташування приймальної та передавальної антен, що є важливим в організації зв’язку та забезпеченні електромагнітної сумісності.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я