Elektromagnetische Oberflächenwellen an der Grenze Erde-Luft. Elektromagnetische Effekte, die durch Meeresoberflächenwellen verursacht werden

Elektromagnetische Oberflächenwellen

Oberflächenwellen sind Wellen, die sich entlang der Grenzfläche zwischen zwei Medien ausbreiten und diese Medien in einem Abstand von weniger als der Wellenlänge durchdringen. Bei Oberflächenwellen konzentriert sich die gesamte Energie in einer engen Umgebung der Grenzfläche, und der Zustand der Oberfläche beeinflusst ihre Ausbreitung erheblich. Deshalb sind Oberflächenwellen eine Informationsquelle über den Zustand der Oberfläche. Darüber hinaus kann die Wechselwirkung von Körper- und Oberflächenwellen zu verschiedenen Oberflächeneffekten führen, wie z. B. Erzeugung von Oberwellen, Drehung der Polarisationsebene bei Reflexion und so weiter. Die Eigenschaften von Oberflächenwellen für ideale Oberflächen wurden schon vor langer Zeit theoretisch untersucht, bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Aber erst gegen Ende des 20. Jahrhunderts lernten sie, experimentell saubere Oberflächen zu erhalten.

1901 fand Sommerfeld spezielle Lösungen für die Maxwellschen Gleichungen – exponentiell gedämpfte Wellen, die sich entlang der Grenzfläche zwischen zwei Medien ausbreiten. Zu dieser Zeit wurde seinen Arbeiten keine Beachtung geschenkt, man glaubte, dass es sich um völlig exotische Objekte handelte. 1902 entdeckte Wood bei der Untersuchung der Eigenschaften von Beugungsgittern aus Metall bei bestimmten Frequenzen, dass die Lichtausbreitung von den Beugungsgesetzen abweicht. Diese Abweichungen wurden Woods Anomalien genannt. 1941 erklärte Fano diese Anomalien – die Energie geht in Oberflächenwellen über. 1969 schlug Otto ein Schema zur Anregung von Oberflächenwellen in einem Metallfilm unter Verwendung eines Prismas vor. 1971 schlug Kretschmann dafür eine andere Geometrie vor. 1988 schlugen die deutschen Wissenschaftler Knoll und Rothenhäusler ein auf Oberflächenwellen basierendes Mikroskopschema vor und implementierten es.

Ein bisschen Theorie. Maxwellsche Gleichungen in einem Medium

Materielle Gleichungen

Üblicherweise suchen wir eine Lösung in Form von sich ausbreitenden ebenen harmonischen Wellen.

Wenn wir diese Art von Lösung in Materialgleichungen einsetzen, erhalten wir, dass  und  von der Frequenz - zeitliche Dispersion und dem Wellenvektor - räumliche Dispersion abhängen. Die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Wellenvektor durch  und  wird als Dispersionsrelation bezeichnet.

In diesem Bericht nehmen wir an, dass  nicht von der Frequenz abhängt und = 1 ist. Im optischen Frequenzbereich ist diese Bedingung ziemlich gut erfüllt. Da  frequenzabhängig ist, kann es unterschiedliche Werte annehmen, auch negative.

Betrachten Sie das Problem des Einfalls einer ebenen monochromatischen Welle aus einem Medium mit  1 auf eine ideale Oberfläche einer Substanz  2 .

P
Dabei sind folgende Randbedingungen erfüllt:

Und
Aus diesen Randbedingungen erhält man beim Einsetzen der üblichen Lösungsform die bekannten Fresnelschen Formeln, das Snellsche Gesetz usw. Solche Lösungen gibt es jedoch nicht immer. Betrachten wir den Fall, dass die Permittivität des Mediums negativ ist. Dieser Fall wird in einem bestimmten Frequenzbereich in Metallen realisiert. Dann gibt es keine Lösungen in Form von sich ausbreitenden Wellen. Wir werden nach Lösungen in Form von Oberflächenwellen suchen.

Setzen wir eine solche Darstellung in die Gleichungen und Randbedingungen * ein, finden wir, dass es Wellen vom Typ TM (transversal magnetisch) gibt. Dies sind teilweise Longitudinalwellen, der elektrische Feldvektor kann eine Longitudinalkomponente aufweisen.

D
Auch für diese Wellen können die Ausbreitungsbeziehungen aus den Randbedingungen gewonnen werden.

wo
- Wellenvektor im Vakuum. Die Frequenzabhängigkeit ist implizit auch in den Funktionen  1 () und  2 () vorhanden.

Was ist also negative Permittivität in Metallen? Die wesentlichen optischen Eigenschaften von Metallen werden durch die Eigenschaften von Elektronen bestimmt. Elektronen in Metallen sind frei, sie können sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen. Außerdem bewegen sie sich so, dass das von ihnen erzeugte Feld dem äußeren elektrischen Feld entgegengesetzt ist. Hier kommt das negative Vorzeichen her. Daher schirmen die Elektronen im Metall das externe Feld teilweise ab und es dringt in das Metall bis zu einer Tiefe ein, die viel kleiner als die Wellenlänge ist. Ist die Frequenz des äußeren Feldes jedoch so hoch, dass die Elektronen keine Zeit zum Reagieren haben, wird das Metall transparent. Die charakteristische Frequenz, bei der dies geschieht, wird als bezeichnet Plasmafrequenz .

Hier ist eine einfache Formel - die Drude-Formel, die die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante eines Metalls von der Frequenz zeigt.

wobei  p die Plasmafrequenz ist,  die Kollisionsfrequenz ist.

An den Fingern lässt sich auch erklären, warum die Polarisation von Oberflächenwellen genau TM ist, wo das elektrische Feld parallel zur Oberfläche verläuft. Elektronen können das Metall nicht einfach verlassen, dazu muss Arbeit verrichtet werden (Austrittsarbeit). Wenn also das elektrische Feld senkrecht zur Oberfläche steht, führt dies nicht zur Anregung von Oberflächenwellen - die Elektronen verlieren an der Potentialbarriere - der Oberfläche - Energie. Darüber hinaus ist das Feld variabel und gibt den Elektronen entweder Energie oder nimmt sie weg, sodass das Elektron die Oberfläche nicht verlässt. Ist das Feld parallel zur Oberfläche, dann regt es Elektronenschwingungen in die gleiche Richtung an, wo keine Potentialbarriere vorhanden ist.

Und zum Beispiel die Dispersionskurve für Oberflächenwellen in einem Metall. In der Abbildung ist dies die blaue Kurve. Die rote Linie ist die Dispersionskurve für Vakuum.

Die Hauptbedingung für die Anregung beliebiger Wellen ist die Bedingung der Phasenanpassung. Phasenanpassung ist die Gleichheit der Phasengeschwindigkeiten der einfallenden Welle und der Oberflächenwelle. Aus den Dispersionskurven ist ersichtlich, dass es unmöglich ist, Oberflächenwellen in einer Metallplatte durch eine aus dem Vakuum einfallende Welle anzuregen. Es gibt zwei Möglichkeiten, Oberflächenwellen anzuregen - a) frustrierte Totalreflexion und b) die Erzeugung von Resonanzstrukturen auf der Oberfläche.

A) Frustrierte Totalreflexion wird auch als optischer Tunneleffekt bezeichnet. An der dielektrischen Grenze entstehen bei einem Einfallswinkel größer als der Totalreflexionswinkel Oberflächenwellen, die dann in volumenreflektierte Wellen umgewandelt werden. Aber wenn die Bedingungen der Phasenanpassung an der Grenzfläche zum Metall erfüllt sind, können diese Wellen in Oberflächenwellen einer Metallplatte umgewandelt werden. Dieses Phänomen ist die Grundlage der Prismenanregung von Oberflächenwellen.

B
) Unter resonanten Strukturen verstehen wir hier periodische Strukturen mit einer Periode in der Größenordnung der Wellenlänge von Oberflächenwellen. In solchen periodischen Strukturen ändert sich die Phasenanpassungsbedingung - , wobei der reziproke Gittervektor ist. Die Anregung von Oberflächenwellen führt zu Woods Anomalien – einer Änderung der Intensität des von einem Beugungsgitter gebeugten Lichts, die vom Standardbeugungsgesetz abweicht.

P Oberflächenplasmonen werden bei bestimmten Lichteinfallswinkeln angeregt, und die Intensität des von der Grenzfläche reflektierten Lichts hängt sehr stark vom Einfallswinkel ab. Dies ist die sogenannte Plasmonenresonanz. Wenn sich die Eigenschaften der Oberfläche ändern, ändert sich der Einfallswinkel, bei dem diese Resonanz beobachtet wird, daher kann durch Einstellen auf einen bestimmten Einfallswinkel eine Änderung der Lichtintensität beobachtet werden. Der Betrieb eines Mikroskops an Oberflächenplasmonen basiert auf diesem Effekt.

1 - Laser

2 - Polarisator

3 - Koordinatentabelle

4 - Prisma mit Metallfolie

5 - Teleskop

6 - Fotodetektor

Der Laser wird auf die Oberfläche des Silberfilms fokussiert, auf der sich das Beobachtungsobjekt befindet. Anhand einer Koordinatentabelle wird der Einfallswinkel so gewählt, dass er der Plasmonenresonanz für ein reines Metall entspricht. Wenn sich die Eigenschaften des Films ändern, ändert sich die Lichtintensität am Fotodetektor, und diese Änderung kann verwendet werden, um die Änderung der Filmdicke zu beurteilen.

-
Dielwechselerkennung Permeabilität bei einer festen Filmdicke

Dickenänderungserkennung bei festem Diel. Permeabilität

Die Unschärferelation wird hier jedoch nicht verletzt: Andererseits ist entlang einer anderen Koordinate, in der Filmebene, die Auflösung eher gering – der Laser wird auf einen etwa 2 μm großen Fleck fokussiert.

Und
Eine weitere Anwendung von Oberflächenwellen ist die Aussicht auf Anwendung in der hochauflösenden optischen Lithographie.

Fotolack, auf den das Bild der Vorlage übertragen wird. Bildgröße in der Größenordnung von 10 nm

Perforierte Metallfolie. Effiziente Anregung von Oberflächenwellen, die Informationen über die Struktur des Originals tragen

Das Original ist ein hochaufgelöstes Bild, das mittels Elektronenstrahl-Lithographie hergestellt wurde.

hell

Die Elektronenstrahl-Lithographie hat eine hohe Auflösung, erfordert jedoch eine sequentielle Anwendung des Bildes (Zeile für Zeile, wie bei einem Fernseher), was für industrielle Anwendungen sehr langwierig ist. Wird eine solche Kopiermöglichkeit industriell umgesetzt, werden die Kosten für die Herstellung integrierter Mikrostrukturen deutlich reduziert.

Referenzliste:

1. S.I. Waljanski. Mikroskop auf Oberflächenplasmonen, Soros Educational Journal, Nr. 8, 1999

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3. Rothenhäusler B., Knoll W. Oberflächenplasmonenmikroskopie, Natur. 1988. Nr. 6165. p. 615-617.

4. Geboren, Wolf " Grundlagen der Optik“, Kapitel „Optik von Metallen“

5. F. J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno Transmission und Fokussierung von Licht in eindimensionalen periodisch nanostrukturierten Metallen, Phys. Rev. B 66, 155412 (2002)

6. N.A. Gippius, S. G. Tikhodeev, A. Krist, J. Kuhl, H. Gießen . Plasmon-Wellenleiter-Polaritonen in metalldielektrischen photonischen Kristallschichten, Solid State Physics, 2005, Band 47, No. ein

2005.

Ein bisschen Theorie. Maxwellsche Gleichungen in einem Medium

Materielle Gleichungen

Wenn wir diese Art von Lösung in konstitutive Gleichungen einsetzen, erhalten wir, dass e und m von der Frequenz-Zeit-Dispersion und dem Wellenvektor-Raum-Dispersion abhängen. Den Zusammenhang zwischen Frequenz und Wellenvektor durch e und m nennt man Dispersionsrelation.

In diesem Bericht nehmen wir an, dass m nicht von der Frequenz abhängt und = 1. Im optischen Frequenzbereich ist diese Bedingung ziemlich gut erfüllt. Da e frequenzabhängig ist, kann es unterschiedliche Werte annehmen, auch negative.

Betrachten Sie das Problem des Einfalls einer ebenen monochromatischen Welle aus einem Medium mit e1 auf eine ideale Oberfläche einer Substanz e2.

Aus diesen Randbedingungen erhält man beim Einsetzen der üblichen Lösungsform die bekannten Fresnelschen Formeln, das Snellsche Gesetz usw. Solche Lösungen gibt es jedoch nicht immer. Betrachten wir den Fall, dass die Permittivität des Mediums negativ ist. Dieser Fall wird in einem bestimmten Frequenzbereich in Metallen realisiert. Dann gibt es keine Lösungen in Form von sich ausbreitenden Wellen. Wir werden nach Lösungen in Form von Oberflächenwellen suchen.

wobei Vakuum" href="/text/category/vacuum/" rel="bookmark">vakuum . Die Frequenzabhängigkeit ist auch in den Funktionen e1(w) und e2(w) enthalten.

Hier ist eine einfache Formel - die Drude-Formel, die die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante eines Metalls von der Frequenz zeigt.

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Also die Dispersionskurve für Oberflächenwellen in einem Metall. In der Abbildung ist dies die blaue Kurve. Die rote Linie ist die Dispersionskurve für Vakuum.

a) Frustrierte Totalreflexion wird auch als optischer Tunneleffekt bezeichnet. An der dielektrischen Grenze entstehen bei einem Einfallswinkel größer als der Totalreflexionswinkel Oberflächenwellen, die dann in volumenreflektierte Wellen umgewandelt werden. Aber wenn die Bedingungen der Phasenanpassung an der Grenzfläche zum Metall erfüllt sind, können diese Wellen in Oberflächenwellen einer Metallplatte umgewandelt werden. Dieses Phänomen ist die Grundlage der Prismenanregung von Oberflächenwellen.

b) Resonanzstrukturen meinen hier periodische Strukturen mit einer Periode in der Größenordnung der Wellenlänge von Oberflächenwellen. In solchen periodischen Strukturen ändert sich die Phasenanpassungsbedingung - , wobei der reziproke Gittervektor ist. Die Anregung von Oberflächenwellen führt zu Woods Anomalien – einer Änderung der Intensität des von einem Beugungsgitter gebeugten Lichts, die vom Standardbeugungsgesetz abweicht.

https://pandia.ru/text/78/325/images/image018_2.gif" align="left" width="85" height="72 src=">- Erkennung von Änderungen der Dielektrizitätskonstante bei einer festen Filmdicke

Dickenänderungserkennung bei festem Diel. Permeabilität

https://pandia.ru/text/78/325/images/image020_2.gif" width="155 height=70" height="70">

hell

Referenzliste:

1. . Mikroskop auf Oberflächenplasmonen, Soros Educational Journal, Nr. 8, 1999

2. Elektromagnetische Oberflächenwellen des optischen Bereichs, Soros Educational Journal, Nr. 10, 1996

3. Rothenhäusler B., Knoll W. Oberflächenplasmonenmikroskopie, Natur. 1988. Nr. 000. p. 615-617.

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6. S. G. Tikhodeev, A. Krist, J. Kuhl, H. Gießen . Plasmon-Wellenleiter-Polaritonen in metalldielektrischen photonischen Kristallschichten, Solid State Physics, 2005, Band 47, No. ein

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1 Syomkin Sergey Viktorovich, Smagin Viktor Pavlovich ELEKTROMAGNETISCHE EFFEKTE DURCH MEEROBERFLÄCHENWELLEN Adresse des Artikels: Der Artikel ist in der Ausgabe des Autors veröffentlicht und gibt die Sichtweise des Autors/der Autoren zu diesem Thema wieder. Quelle Almanach der modernen Wissenschaft und Bildung Tambow: Diploma, (59). C ISSN Adresse der Zeitschrift: Inhalt dieser Ausgabe der Zeitschrift: Gramota Publishing House Informationen über die Möglichkeit der Veröffentlichung von Artikeln in der Zeitschrift finden Sie auf der Website des Verlags: Fragen zur Veröffentlichung wissenschaftlicher Materialien bitten die Herausgeber zuzusenden zu:

2 194 Gramota Verlag Pic. 3. Kompetenzen ausfüllen Entwicklung eines Informationssystems zur Abrechnung von Objekten eines intellektuellen Systems. Die Wahl fiel auf die Programmiersprache PHP, da man mit dieser Programmiersprache dynamische Webseiten erstellen und diese mit einer in MySQL implementierten Datenbank verknüpfen kann. Dieser Ansatz ermöglicht es Ihnen, das System ohne zusätzliche Softwareprodukte ins Internet zu stellen und von überall aus darauf zuzugreifen. Das entwickelte Informationssystem zur Bilanzierung von Objekten des geistigen Eigentums trägt dazu bei: - die Zeit zu reduzieren, die für die Teilnahme an der Entwicklung und Umsetzung einer einheitlichen Patent- und Lizenzpolitik der Organisation aufgewendet wird; - Umverteilung der Arbeitsbelastung der Mitarbeiter der Organisation; - Erhöhung der Effizienz der Buchhaltung und Kontrolle über die Registrierung von Gegenständen des geistigen Eigentums und die rechtzeitige Registrierung von Berichten darüber. Das Informationssystem für die Buchhaltung von geistigem Eigentum ermöglicht eine bequeme und zuverlässige Speicherung und Verwaltung von Abteilungsdaten sowie die Möglichkeit, Dokumente für die Einreichung eines Antrags auf offizielle Registrierung eines Computerprogramms oder einer Datenbank vorzubereiten. Dies wird die Qualität der Dienstleistungen zum Schutz und Schutz des geistigen Eigentums erheblich verbessern und die Effizienz der Arbeit mit geistigem Eigentum steigern. Referenzen 1. Allrussisches wissenschaftliches und technisches Informationszentrum [Elektronische Ressource]. URL: (Zugriffsdatum:). 2. Geistiges Eigentum: Marke, Erfindung, Patentierung, Patentanwalt, Patentbüro, Rospatent [Elektronische Ressource]. URL: (Zugriffsdatum:). 3. Sergeev A. P. Recht des geistigen Eigentums in der Russischen Föderation: Lehrbuch. MS. 4. Eidgenössisches Institut für gewerblichen Rechtsschutz [Elektronische Ressource]. URL: (Zugriffsdatum:). UDC Physik und Mathematik Sergei Viktorovich Semkin, Viktor Pavlovich Smagin Wladiwostok Staatliche Universität für Wirtschaft und Service ELEKTROMAGNETISCHE EFFEKTE DURCH MEEROBERFLÄCHENWELLEN 1. Einführung Meerwasser ist bekanntermaßen eine leitende Flüssigkeit, da es Ionen unterschiedlicher Vorzeichen enthält. Seine elektrische Leitfähigkeit, abhängig von Temperatur und Salzgehalt, kann Syomkin S.V., Smagin V.P., 2012

3 ISSN Almanac of Modern Science and Education, 4 (59) variieren auf der Meeresoberfläche innerhalb von 3-6 Sim/m. Makroskopische Bewegungen des Meerwassers im Erdmagnetfeld können mit dem Auftreten elektrischer Ströme einhergehen, die wiederum ein zusätzliches Magnetfeld erzeugen. Dieses induzierte Feld wird durch eine Reihe unterschiedlicher Faktoren beeinflusst. Erstens - die Art der hydrodynamischen Quelle - Meeresoberflächenwellen, interne Wellen, Strömungen und Gezeiten, lange Wellen wie Tsunamis usw. Das induzierte elektromagnetische Feld kann auch durch andere Arten makroskopischer Wasserbewegung erzeugt werden – Schallwellen und künstliche Quellen – Unterwasserexplosionen und Schiffswellen. Zweitens kann dieses Feld durch die elektrische Leitfähigkeit von Bodengestein und die Topographie des Meeresbodens beeinflusst werden. Es kann auch festgestellt werden, dass ein ähnliches Problem wie bei der Berechnung des induzierten Feldes in der Meeresumwelt auch in der Seismologie auftritt - die Bewegung der Lithosphäre im Erdmagnetfeld führt zum Auftreten von induzierten Strömen. Eine der Forschungsrichtungen zur Raum-Zeit-Struktur des induzierten Feldes ist der Fall, wenn es durch eine zweidimensionale Oberflächenwelle erzeugt wird. Die Berechnung des durch eine Oberflächenwelle induzierten elektromagnetischen Feldes kann in verschiedenen Näherungen und für verschiedene Modelle der Meeresumwelt durchgeführt werden. Das durch Meeresoberflächenwellen induzierte Feld in Annäherung an einen unendlich tiefen Ozean wurde in den Arbeiten berechnet, und die durch Windwellen induzierten Felder in Flachwasserzonen wurden in dieser Arbeit unter Berücksichtigung einer endlichen variablen Tiefe theoretisch untersucht. Ein komplexeres hydrodynamisches Modell von Meereswellen – Wirbelwellen mit einem endlichen Kamm – wurden in Betracht gezogen. D. h., es sind eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten der Problemstellung möglich, je nachdem, welche Einflussfaktoren zu berücksichtigen sind. In dieser Arbeit untersuchen wir den Einfluss der elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Grundgesteinen, nämlich ihrer magnetischen Permeabilität und elektrischen Leitfähigkeit, auf das induzierte elektromagnetische Feld. Normalerweise beschränkt sich die Untersuchung des Einflusses der Eigenschaften von Bodengesteinen auf das Magnetfeld darauf, nur ihre elektrische Leitfähigkeit zu berücksichtigen, da Bodengesteine in der Regel keine ausgeprägten magnetischen Eigenschaften aufweisen. In der Küstenzone des Ozeans ist jedoch eine Situation durchaus möglich, in der auch Bodengesteine magnetische Eigenschaften haben. Außerdem stellt sich heraus [ebd.], dass für die potentielle Bewegung einer Flüssigkeit das Auftreten von Strömungen in Bodengesteinen nur aufgrund von Induktionseffekten möglich ist – ein Term in den Maxwellschen Gleichungen. Und die Ablehnung dieses Begriffs (quasistatische Näherung) führt dazu, dass das induzierte Feld überhaupt nicht von der Leitfähigkeit von Bodengesteinen abhängt. Daher werden wir eine solche Formulierung des Problems der Bestimmung des durch eine Oberflächenwelle induzierten elektromagnetischen Feldes betrachten, bei der der Boden nicht nur elektrische Leitfähigkeit, sondern auch magnetische Eigenschaften aufweist, und wir werden auch den Effekt der Selbstinduktion berücksichtigen . 2. Grundgleichungen und Randbedingungen Zur Lösung des Problems der Bestimmung des durch die Bewegung des Meerwassers im Erdmagnetfeld induzierten elektromagnetischen Feldes wird das System der Maxwell-Gleichungen verwendet: (1) Der Zusammenhang zwischen Vektorpaaren und (Materialgleichungen) und der Ausdruck für die Stromdichte sind in verschiedenen Medien unterschiedlich. Wir gehen davon aus, dass in Luft (Medium I) die Beziehung zwischen den Vektoren, die das elektromagnetische Feld charakterisieren, die gleiche ist wie im Vakuum, und dass es keine elektrischen Ströme und Raumladungen gibt: (2) Meerwasser (Medium II) wird beides als homogen betrachtet hinsichtlich hydrodynamischer und elektromagnetischer Eigenschaften. Die Materialgleichungen im Koordinatensystem, relativ zu dem sich die Flüssigkeit bewegt, sind in beschrieben. Wenn man bedenkt, dass die Geschwindigkeit der Wasserbewegung gering ist und das induzierte Magnetfeld viel kleiner als das Erdmagnetfeld ist, erhalten wir: , (3) (4) wobei und die elektrische Permeabilität und Leitfähigkeit von Meerwasser sind. Betrachten Sie die Frage der elektrischen Volumenladungen im Wasser. Aus den Gleichungen (1), der Beziehung (3), dem Ohmschen Gesetz (4) und der Erhaltungsbedingung der elektrischen Ladung erhalten wir: (5) Für den Fall eines stationären Prozesses, wenn und, hat die Lösung (5) die Form: Beim,. Dies bedeutet, dass beliebige hydrodynamische und hydroakustische Prozesse stationär sein können

4 196 Der Gramota-Verlag ist auch im elektrodynamischen Sinne als etabliert anzusehen. Da die zyklischen Frequenzen sogar Ultraschallwellen nicht überschreiten, können wir mit guter Genauigkeit davon ausgehen, dass es also bei der potenziellen Bewegung von Meerwasser () keine Raumladungen im Meerwasser gibt. Bodengestein (Medium III) wird als semi-unendliches homogenes Medium mit Leitfähigkeit, dielektrischer und magnetischer Permeabilität bzw. angenommen. Die Materialgleichungen und das Ohmsche Gesetz in diesem Medium lauten wie folgt: (6) Die Volumendichte elektrischer Ladungen in Medium III gehorcht einer Gleichung ähnlich (5), jedoch mit einer Null auf der rechten Seite. Daher in einem stationären periodischen Modus. Die charakteristische Zeit der Gleichgewichtseinstellung ist von der gleichen Größenordnung wie Wie in Fig. 3 dargestellt, haben die Randbedingungen an den Grenzen I-II und II-III für geringe Wasserbewegungsgeschwindigkeiten die gleiche Form wie für stationäre Medien. Das heißt, an der Grenze I-II:, (7) an der Grenze II-III:, (8) Die Oberflächenladungsdichten und sind nicht im Voraus bekannt und werden bei der Lösung des Problems gefunden. 3. Zweidimensionale Oberflächenwelle Stellen Sie sich eine zweidimensionale Oberflächenwelle vor, die sich entlang der Achse ausbreitet (die Achse ist senkrecht nach oben gerichtet, und die Ebene fällt mit der ungestörten Wasseroberfläche zusammen). Die Geschwindigkeiten der flüssigen Partikel sind wie folgt: (9) - die Meerestiefe., und sind abhängig von der Breite des Ortes durch die Dispersionsrelation (10) verbunden, und - der Winkel zwischen der Richtung von Wellenausbreitung und die Projektion des Vektors auf die horizontale Ebene. Wir suchen die Lösung des Systems (1) in der Form. Setzen wir diese Ausdrücke in (1) ein, erhalten wir: (11) (12) (13) (14) (15) ( () (16) ( (17) ( () (18) Gleichungen (11)-(18) können in zwei Gruppen unterteilt werden: Gleichungen (11), (13), (16) und (18) für die Komponenten und und Gleichungen (12), (14), (15) und (17) für die Komponenten U. Wir lösen die Gleichungen der zweiten Gruppe wie folgt und drücken aus durch: und die Gleichungen für haben die Form

5 ISSN Almanac of Modern Science and Education, 4 (59) in Umgebung II:, (21) (22) in Umgebung III:, (23) Um die Koeffizienten zu bestimmen, verwenden wir die Randbedingungen (7) und (8) Ohne und, Reduzieren Sie das System auf zwei Gleichungen, für und die wir in Matrixform schreiben: () () () Beim Lösen dieses Systems finden wir die Koeffizienten, und durch die die Komponenten des elektromagnetischen Feldes und ausgedrückt werden. In ähnlicher Weise lösen wir das Gleichungssystem (11), (13), (16) und (18) nach den Komponenten auf, und die Gleichungen für haben die Form Die Komponente wird aus (19) ausgedrückt. Durch Lösen von (25) und Verwendung von (23) und (19) finden wir die Komponenten in Medium I: in Medium II: (24) (25) (26) (27) in Medium III: unter Verwendung der Randbedingungen (7) und (8 ), erhalten wir: (28) Daher und. Somit ist in allen drei Medien und ( (29) ( (30) Das Bauteil weist an den Grenzen zwischen den Medien Ungänzen auf. Das bedeutet, dass an den Grenzen Oberflächenladungen vorhanden sind, deren Dichten aus den Bedingungen (7) und ( 8): (Grenze I-II) (31) (Grenze II-III) (32) Aus der erhaltenen Lösung folgt, dass die Komponenten der Stromdichte und in allen drei Medien gleich Null sind, was mit der Bedingung vereinbar ist Ladungserhaltung Die Komponente ist ungleich Null und

6 198 Gramota Publishing House ist in der Größenordnung. Die Existenz periodisch veränderlicher Oberflächenladungen widerspricht auf den ersten Blick der Bedingung: Da das Medium nicht supraleitend ist, gibt es keine Oberflächenströme, und die Änderung der Oberflächenladung kann nur mit der Existenz der senkrecht zur Grenze stehenden Volumenstromkomponente in Verbindung gebracht werden . Der Wert dieses Anteils ergibt sich aus der Ladungserhaltungsbedingung, das Verhältnis liegt also in der Größenordnung dessen, was für Meerwasser und typische Frequenzen von Windwellen etwa ist. Das heißt, wir gehen beim Verwerfen nicht über die Genauigkeitsgrenzen hinaus, mit denen die konstitutiven Gleichungen (2), (4) und (6) und die Randbedingungen (7) und (8) berücksichtigt werden. 4. Berechnungsergebnisse und Schlussfolgerungen Für eine zweidimensionale Oberflächenwelle mit beliebiger Richtung relativ zum magnetischen Meridian berechneten wir die Komponenten der magnetischen und elektrischen Felder in allen Medien sowie die elektrischen Oberflächenladungen am Boden und frei Fläche. Die Auswirkung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Grundgesteinen auf das durch die Welle induzierte Magnetfeld manifestiert sich wie folgt. Reis. 1 In Abb. Abbildung 1 zeigt die Abhängigkeiten der Amplituden der Komponenten und gleich über der Oberfläche (in Einheiten) von der Wellenperiode für Wellen gleicher Amplitude. Kurve 2 entspricht dem Fall eines nichtmagnetischen und nichtleitenden Bodens (,), Kurve 1 - dem Fall eines nichtmagnetischen, leitenden Bodens (,), Kurve 4 - dem Fall eines magnetisch nichtleitenden Bodens (,), und Kurve 3 - für den Fall eines magnetisch leitenden Bodens (,). Alle Kurven sind für den Fall berechnet Es stellt sich heraus, dass für jeden Wert der Wellenperiode das induzierte Feld monoton mit dem Wachstum der magnetischen Permeabilität des Bodens zunimmt und mit dem Wachstum seiner Leitfähigkeit abnimmt. Die Abhängigkeit des Magnetfeldes von der Wellenperiode kann je nach Orientierung der Welle zum Erdmagnetfeld entweder monoton wachsend oder maximal sein. Reis. 2

7 ISSN Almanach der modernen Wissenschaft und Bildung, 4 (59) Abbildung 2 zeigt die Abhängigkeiten des induzierten Magnetfeldes (in den gleichen Einheiten wie in Abbildung 1) von der Meerestiefe (in Kilometern) für Wellen mit einer Periode bei,. Die Kurven 1, 2, 3 und 4 entsprechen Werten gleich 1, 2, 10 und 100. Aus den erhaltenen Ergebnissen lassen sich die folgenden allgemeinen Schlussfolgerungen ziehen: 1. Volumetrische elektrische Ladungen treten weder im Meerwasser noch auf in leitfähigem Grundgestein bei potentieller Bewegung Meerwasser. 2. Elektrische Oberflächenladungen (30), (31) werden nur durch die geomagnetische Feldkomponente, die Wellenamplitude und -frequenz sowie die Meerestiefe bestimmt und hängen nicht von der magnetischen Permeabilität und der elektrischen Leitfähigkeit von Bodengestein und Meerwasser ab. 3. Die Komponente entlang des Kamms des induzierten Magnetfelds ist in allen Medien Null. 4. Die Komponente entlang des Kamms des induzierten elektrischen Felds ist in der quasistatischen Näherung gleich Null, und die Komponenten und hängen wie die elektrischen Oberflächenladungen nicht von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Wasser und Grundgestein ab. 5. Für alle Werte der Meerestiefe und Wellenperiode nimmt die Größe des induzierten Magnetfelds mit zunehmender magnetischer Permeabilität von Bodengesteinen monoton bis zu einem endlichen Grenzwert zu und mit zunehmender Leitfähigkeit monoton ab. Referenzen 1. Gorskaya E. M., Skrynnikov R. T., Sokolov G. V. Magnetfeldvariationen, die durch die Bewegung von Meereswellen in seichtem Wasser induziert werden // Geomagnetismus und Aeronomie S Guglielmi A. V. Ultra-niederfrequente elektromagnetische Wellen in der Erdkruste und Magnetosphäre // UFN T S Sommerfeld A. Elektrodynamik. M., Savchenko V. N., Smagin V. P., Fonarev G. A. Fragen der Meereselektrodynamik. Wladiwostok: VGUES, p. 5. S. V. Semkin, V. P. Smagin und V. N. Savchenko, „Magnetfeld einer Infraschallwelle in einem ozeanischen Wellenleiter“, Geomagn. Erzeugung von Magnetfeldstörungen während einer Unterwasserexplosion // Izvestiya RAN. Atmosphären- und Ozeanphysik TS Smagin VP, Semkin SV, Savchenko VN Elektromagnetische Felder, die durch Schiffswellen induziert werden // Geomagnetismus und Aeronomie TS Sretensky LN Theorie der Wellenbewegungen. M.: Nauka, p. 9. Fonarev G. A., Semenov V. Yu Elektromagnetisches Feld von Meeresoberflächenwellen // Untersuchung des Erdmagnetfelds in den Gewässern der Meere und Ozeane. M.: IZMIRAN, S Fraser D. C. Die Magnetfelder der Ozeanwellen // Geophys. Zeitschrift Royal Astron. Soc Vol P Larsen J. C. Durch Tiefseegezeiten induzierte elektrische und magnetische Felder // Geophys. Zeitschrift Royal Astron. Soc Vol. 16. P Pukhtyar L. D., Kukushkin A. S. Untersuchung der durch Meeresbewegung induzierten elektromagnetischen Felder // Physical Oceanography Vol P Sanford T. B. Motionally Induced Electric and Magnetic Fields in the Sea // J. Geophys. Res Vol P Warburton F., Caminiti R. Das induzierte Magnetfeld von Meereswellen // J. Geophys. Res Vol P Weaver J. T. Magnetische Variation im Zusammenhang mit Meereswellen und Wellengang // J. Geophys. Res Vol P UDC 34 Jurisprudenz Victoria Vitalievna Sidorenko, Aigul Sharifovna Galimova Bashkir State University DAS PROBLEM DER EFFIZIENTEN NUTZUNG DER ARBEITSZEIT Die Arbeitszeit ist eine wichtige Kategorie der Arbeitsorganisation in einem Unternehmen. Es stellt die Zeit dar, während der der Arbeitnehmer gemäß den internen Arbeitsvorschriften und den Bedingungen des Arbeitsvertrags Arbeitspflichten erfüllen muss, sowie andere Zeiträume, die gemäß Gesetzen und anderen Rechtsakten damit zusammenhängen Arbeitszeit. Arbeitszeit ist ein natürliches Maß der Arbeit, obwohl sie als facettenreiche Kategorie existiert, weil Der allgemeine Gesundheitszustand und die Vitalaktivität einer Person hängen von der Dauer der Arbeitszeit ab. Die Dauer und Intensität der Arbeitszeit wirkt sich direkt auf die Zeit aus, die eine Person braucht, um sich auszuruhen, um Kraft, aufgewendete Energie, familiäre Verpflichtungen für die Erziehung usw. Die strengste Einhaltung des Arbeitszeitgesetzes sichert daher gleichzeitig das wichtigste verfassungsmäßige Menschenrecht - das Recht auf Erholung. Die Regelung der Arbeitszeit löst so wichtige Aufgaben wie: Festlegung der möglichen Beteiligung der Bürger an der sozialen Arbeit, Gewährleistung des Arbeitsschutzes, Einhaltung der Gewährleistung des Rechts auf Erholung. Sidorenko V. V., Galimova A. Sh., 2012

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Seitenzahl 155

Teil I. LANGSAME OBERFLÄCHEN-MAGNET-PLASMAWELLEN IN HALBLEITERN

Kapitel I. Theoretische Grundlagen für die Existenz elektromagnetischer Oberflächenwellen

1.1. Aufbau eines elektromagnetischen Feldes nahe der Oberfläche eines magnetisierten Halbleiters

1.2. Theorie der langsamen Oberflächenwelle

Kapitel II. experimentelle Methode

2.1. Anforderungen an die experimentelle Methode

2.2. Allgemeine Prinzipien der Methodik

2.3. Versuchsaufbau

2.4. Über die Messtechnik

2.5. Beispielparameter

Kapitel III. Wanderwellenmodus

3.1. Versuchsidee

3.2. Untersuchung der Form der Wellenfront

3.3. Interferenz langsamer Wellen

3.4. Grundlegende Welleneigenschaften

3.5. Reflexion einer Welle an einer Kante einer Wellenleiterebene

3.6. Oberflächenwellen-Anregungseffizienz

3.7. Kommunikation einer Welle mit einer Oberfläche

Kapitel IV. Wellenleiterausbreitung von PMW

4.1. Entscheidendes Experiment

4.2. Bildung von Wellenleitermoden

4.3. Existenzbereich der Welle

4.4. Dämpfung langsamer Oberflächenwellen

4.5. Einfluss der Temperatur auf die Wellenausbreitung

Kapitel V. Stehwellenregime

5.1. Wellenbewegungsdiagramm

5.2. Planarer Fabry-Perot-Resonator

5.3. Dispersion von Oberflächenwellen

5.4. Wellenfeldstruktur

5.5. Oberflächenwellenpolarisation

5.6. Helikonstrahlen

Kapitel VI. Geräte, die auf langsamer PMW basieren

Teil II. ELEKTROMAGNETISCHE OBERFLÄCHENWELLEN AUF SALZWASSER

Kapitel I. Analytische Überprüfung

1.1. Forschungsgeschichte

1.2. Analyse negativer Forschungsergebnisse

1.3. Kritik an L.I. Mandelintamma

1.4. Eine moderne Ansicht des Zenneck SEW 1.5 Eigenschaften der Zenneck-Welle

Kapitel II. Experimentelle Wellensuche

2.1. experimentelle Methode

2.2. Beobachtung der Zenneck-Sommerfeld-Welle

2.3. Stehende Kirchenbank auf einer flachen Wasseroberfläche

2.4. Versuche mit Wanderwellen

2.5. Radiale Divergenz der Oberflächenwelle

2.6. Vertikale Feldstruktur

2.7. SEW-Emitter Zenneck

Kapitel III. Zenneck SEW-Anwendungen

3.1. Laborexperimente nach Standort

3.2. Zur Anregung von SEWs an der Meeresoberfläche

3.3. Hansens natürliches Experiment

3.4. Über die Methode des Naturversuchs

3.5. Seefunkverkehr

3.6. PEV-Radar

Schlussfolgerungen zu Teil II. Warum wurde die Zenneck-Welle nicht unter natürlichen Bedingungen beobachtet?

WICHTIGSTE ERGEBNISSE

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Einführung in die Arbeit (Teil des Abstracts) zum Thema "Neue Arten von elektromagnetischen Oberflächenwellen in leitenden Medien"

1873 formulierte James Clerk Maxwell die Gleichungen, die seinen Namen tragen, und sagte die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. In den klassischen Experimenten von Heinrich Hertz wurden elektromagnetische Wellen im freien Raum beobachtet. Die Ergebnisse dieser Experimente erlangten schnell weltweite Berühmtheit und Anerkennung. Nicht so einfach, wirklich dramatisch, war die Geschichte der Erforschung elektromagnetischer Oberflächenwellen, die an der Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften entstehen.

Das Konzept der „elektromagnetischen Oberflächenwellen“ (SEW) wurde von Arnold Sommerfeld in die Wissenschaft eingeführt, als er 1899 das Problem des axialen Stroms in einem langen geraden Draht betrachtete und Lösungen für die Maxwell-Gleichungen erhielt, deren Amplitude mit der Entfernung schnell abnimmt die Oberfläche des Drahtes. Diese Lösungen wurden von ihm als SEWs interpretiert, möglicherweise in Analogie zu akustischen Rayleigh-Oberflächenwellen. Erfahrungsgemäß waren elektromagnetische Oberflächenwellen anscheinend die ersten, die von R. Wood 1902 bei der Streuung von Elektronen in einer dünnen Metallfolie beobachtet wurden. Das Phänomen wurde damals nicht verstanden und blieb bis in die 1960er Jahre als "Wood's Anomalies" bekannt. Nach A. Sommerfeld haben die deutschen Theoretiker Kohn und Uller festgestellt, dass eine flache Grenzfläche zwischen einem Dielektrikum und einem guten Leiter eine lenkende Wirkung auf die Ausbreitung einer Volumenwelle hat und dass SEW an einer flachen Grenzfläche zwischen Medien mit geringen Verlusten möglich ist.

1901 fand ein historisches Ereignis statt: Guglielmo Marconi führte eine Funkübertragung über den Atlantik mit einer Frequenz von 30 kHz durch. Diese erstaunliche Entdeckung führte zu Überlegungen über den Ausbreitungsmechanismus von Radiowellen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Existenz der Ionosphäre der Erde noch nicht vermutet, sodass die Möglichkeit einer weitreichenden Funkkommunikation aufgrund der Reflexion eines Funkstrahls von der Ionosphäre nicht diskutiert wurde. Stattdessen wurde vermutet, dass in seinen Experimenten eine neue Art von Radiowelle, die Oberflächenwelle (SW), angeregt wurde.

Vielleicht aus diesem Grund nahm Sommerfelds Doktorand Jacek Zenneck 1907 die Klärung der Frage auf. Er wies auf den Zusammenhang zwischen den Studien von Kohn und Uller und der Frage der Ausbreitung von Radiowellen über der Erdoberfläche hin. Bei der Entwicklung ihrer Ergebnisse zeigte J. Zenneck, dass in einem Medium mit nicht nur kleinen, sondern auch großen Verlusten die Maxwell-Gleichungen mit geeigneten Randbedingungen eine Lösung ermöglichen, die als Oberflächenwelle bezeichnet werden kann, die durch eine flache Grenzfläche zwischen zwei Medien gerichtet ist:

P-Vektor von Hertz) 6 d.h. ist eine Kombination zweier ebener Wellen, von denen die eine in der Luft, die andere im Medium lokalisiert ist. Wenn das Medium eine endliche Leitfähigkeit hat, dann sind a und P komplex. Die Dispersionsrelation für SWs, die sich entlang der Grenzfläche zwischen Medien mit Permittivitäten von 8 und e0 ausbreiten, hat die Form k k,

2 &0 O wobei k und w der Wellenvektor und die Frequenz der Welle sind; zu - ?

CO C c ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Die Welle „haftet“ an der Oberfläche, ihre Phasengeschwindigkeit übersteigt etwas die Lichtgeschwindigkeit im Dielektrikum und hängt von den Eigenschaften der darunter liegenden Oberfläche ab. Zenneck glaubte, dass das Feld eines realen Emitters in großer Entfernung wie die von ihm gefundene Welle aussehen würde. Aus seiner Arbeit folgt jedoch nur die Kompatibilität von Lösungen der obigen Form mit den Gleichungen der Elektrodynamik, die Möglichkeit der Existenz von SW, aber das Feld ist in keiner Weise mit der Antenne verbunden, d.h. der Hauptpunkt des Strahlungsproblems wird nicht offenbart.

Die erste strenge Theorie der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen, die von einem Dipol ausgesandt werden, der sich auf einer flachen Grenzfläche zwischen zwei homogenen Medien (Erde und Luft) befindet, wurde von A. Sommerfeld in der klassischen Arbeit von 1909 aufgestellt. Ein bedeutender Fortschritt, den er gemacht hat, war, dass er die Erde nicht als idealen Leiter, sondern die Atmosphäre als absoluten Isolator betrachtete und jeder Hälfte eine bestimmte endliche Permittivität und Leitfähigkeit zuschrieb.

Sommerfeld zeigte, dass sich das von einem Dipol abgestrahlte elektromagnetische Feld als Summe einer Oberflächenwelle und einer Körperwelle darstellen lässt. Er glaubte, dass SW in großen Entfernungen vorherrscht, und stellte so die Verbindung zwischen der Oberflächenwelle und der Strahlungsquelle her. Mit anderen Worten, er hielt es für bewiesen, dass auf große Entfernungen das Feld einer Punktquelle der Zenneck SW ist. Das Konzept der PV Zenneck, unterstützt von der Behörde Sommerfeld, war lange Zeit fast durchgängig akzeptiert. Es wurde auf die Interpretation vieler anomaler Phänomene angewendet, die während der Ausbreitung von Funkwellen beobachtet wurden, beispielsweise auf die sogenannte. "Shore Refraktion", wenn eine über das Meer laufende Welle vom Ufer reflektiert wird.

Ab 1919 wurde diese Schlussfolgerung jedoch in den theoretischen Arbeiten von Weyl, Van der Pol, V. A. Fock und anderen in Frage gestellt und als falsch anerkannt. A. Sommerfeld selbst, der Ungenauigkeiten in Berechnungen erkannte, hielt das Konzept einer Oberflächenwelle nicht für falsch. Der Streit der Theoretiker konnte nur durch Experimente gelöst werden. Ein solches Experiment wurde erstmals 1933 von Feldman durchgeführt, der die Ausbreitung von Radiowellen in der Nähe der Erdoberfläche (Erdstrahl) untersuchte und keine SW fand. Barrow versuchte dann 1937, die Zenneck-Oberflächenwelle durch Anregung von Radiowellen über der Oberfläche des Saint-Neck-Sees im Bundesstaat New York nachzuweisen, und scheiterte ebenfalls. In unserem Land wurde unter der Leitung der Akademiker L. I. Mandelstamm und N. D. Papaleksi eine Reihe von groß angelegten Experimenten durchgeführt. Einige Jahre lang, von 1934 bis 1941, wurde das Strahlungsfeld herkömmlicher Funkantennen untersucht, die Ausbreitung von Funkwellen entlang der Erdoberfläche (über Land und Meer) untersucht, aber keinesfalls die oberflächenelektromagnetische Zenneck-Welle beobachtet . Seitdem hat sich in der russischen Radiophysik die Meinung durchgesetzt, dass es unmöglich ist, diese Welle mit echten Strahlern anzuregen, und dass das Konzept der Zenneck-Oberflächenwelle nicht der physikalischen Realität entspricht.

Es ist eine paradoxe Situation entstanden: Die Existenz einer elektromagnetischen Oberflächenwelle folgt aus den Maxwell-Gleichungen, wird aber im Experiment nicht beobachtet. Damit wurde die Gültigkeit der Gleichungen der Elektrodynamik in Frage gestellt. Der Wunsch, das Paradoxon aufzulösen, veranlasste den Autor zur Aufgabe, unabhängige Forschungen im Labor durchzuführen. Das erhaltene Ergebnis bestätigt die Richtigkeit von Sommerfeld und Zenneck und beseitigt den Widerspruch.

Infolge der beschriebenen Ereignisse ging das Interesse an elektromagnetischen Oberflächenwellen stark zurück und wurde in den 40-50er Jahren praktisch nicht untersucht. Eine Wiederbelebung des Interesses an SEW erfolgte in den 1960er Jahren im Zusammenhang mit der Untersuchung der Wechselwirkung von Strahlung mit Materie, hauptsächlich mit Festkörpern und Plasmen. Stern und Ferrell waren offenbar die ersten, die zeigten, dass die beobachteten Peaks im niederenergetischen Bereich während der inelastischen Streuung schneller Elektronen in einer Metallfolie (Woodsche Anomalien) durch die Anregung von Oberflächenplasmonen an der Grenzfläche zwischen dem Metall erklärt werden können und die ihn bedeckende Oxidschicht. Powells Experimente bestätigten die Vorhersagen der Theorie. Das Oberflächenplasmon wird durch den oberen Teil der SEW-Dispersionskurve nahe der Plasmafrequenz beschrieben. (Kurve 4 in Abb. 2)

In den letzten Jahren wurden elektromagnetische Oberflächenwellen in verschiedenen Labors auf der ganzen Welt theoretisch untersucht und experimentell beobachtet. Dabei wurden zwei wesentliche Schlussfolgerungen gezogen. Zuerst wurde eine klare Definition einer Oberflächenwelle gegeben: Es ist eine Welle, die exponentiell abklingt, wenn sie sich von der Oberfläche entfernt, über die sie sich ausbreitet. Die Verteilung des Wellenfeldes ist der beste Beweis für seinen Oberflächencharakter. Zweitens wird gezeigt, dass die Oberflächenwelle als charakteristischer Schwingungstyp für eine gegebene Oberfläche betrachtet werden kann. Die Erregung der SW ist ein eigenständiges Problem und darf nicht mit den Existenzbedingungen der Welle verwechselt werden. Da die Phasengeschwindigkeit des SEW etwas von der Lichtgeschwindigkeit in Luft abweicht, kann es nur dann mit Hilfe einer Körperwelle angeregt werden, wenn die Bedingung der Synchronität erfüllt ist - die ungefähre Gleichheit der Phasengeschwindigkeiten, genauer gesagt die Gleichheit der Komponenten der Wellenvektoren in Ausbreitungsrichtung. Daraus folgt, dass nicht jeder Strahler eine Oberflächenwelle anregen kann. Nach modernen theoretischen Vorstellungen sind zwei Fälle möglich (Abb. 1 aus der Arbeit)

Existenzbereiche von SEW Fano und Zenneck

Zenneck 8 p o

1) E-Komplex-Wert,0. Dann gibt es auf der Schnittstelle sogenannte. Fanowellen mit Phasengeschwindigkeit V< с (прямая 5 на рис2), наблюдающиеся в газоразрядной плазме (поверхностные плазмоны), в полупроводниках и металлах. В настоящее время они активно исследуются и применяются в спектроскопии поверхности .

2) r-komplexe Größe, c">-8o, c">0, . Eine Oberflächen-Zenneck-Welle mit einer Phasengeschwindigkeit V>c erscheint auf der flachen Grenzfläche (gerade Linie 6 in Fig. 2). Vor unserer Arbeit wurde diese Welle nicht beobachtet. Die Grenzfläche (Kurve 1 in Abb. 1) zwischen den Existenzgebieten von Fano und Zenneck wird durch die Gleichung s bestimmt

0 e0 wobei 8=8" + 18"

Beim Übergang von einer ebenen Grenzfläche zu einer gekrümmten mit einem kleinen Krümmungsradius kleiner als die Wellenlänge wandelt sich die Zenneck-Welle in eine Sommerfeld-Welle um. Letzteres wird durch eine andere, kompliziertere Dispersionsgleichung beschrieben, die zylindrische Bessel- und Hankel-Funktionen enthält. Einer Forschergruppe gelang es, die SEW-Welle Zenneck-Sommerfeld im Mikrowellenbereich unter Laborbedingungen anzuregen, ihre oberflächliche Natur nachzuweisen und die wesentlichen Eigenschaften zu vermessen.

Eine neue Stufe in der Untersuchung von SEW in Gas- und Festkörperplasmen ist mit der Berücksichtigung des Einflusses eines äußeren Magnetfelds auf ein leitendes Medium verbunden. In einem Magnetfeld wird das leitende Medium gyrotrop, eine neue Eigenschaft tritt auf - die Frequenz der Zyklotronrotation von Trägern, die zu einer Änderung der Eigenschaften bekannter SEWs führt (Abb. 2). Ein Oberflächenplasmon (Kurve 4 in Abb. 2) beispielsweise wandelt sich in ein Magnetoplasmon mit etwas geringerer (um mehrere %) Phasengeschwindigkeit um. Es wurde jedoch berücksichtigt, dass der Einfluss des Magnetfelds nicht sehr signifikant ist.

Der Autor stellte (zusammen mit V. I. Baibakov) experimentell fest, dass sich die elektrodynamischen Eigenschaften der Oberfläche eines leitenden Mediums in einem konstanten Magnetfeld dramatisch ändern. Dies führt zum Auftreten einer grundlegend neuen Klasse elektromagnetischer Oberflächenwellen (Kurve 1 in Abb. 2). Sie existieren nur auf der Oberfläche eines magnetisierten Plasmas, sie haben einzigartige Eigenschaften und breiten sich mit Phasengeschwindigkeiten aus, die viel niedriger sind als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, weshalb sie langsame Oberflächenmagnetoplasmawellen (SMWs) genannt wurden. In der Literatur werden sie manchmal als Oberflächenhelicons oder Baibakov-Datsko-Wellen bezeichnet.

Spektrum elektromagnetischer Oberflächenerregungen 1-langsame PMW; 2-Licht in Dielektrikum; 3-Langmuir-Wellen – Massenplasmonen; 4-Oberflächen-Plasmonen in Plasma (Polaritonen in Dielektrika, Magnonen in Magneten); 5-Wellen-Fano; 6-Zenneck-Welle;

Die Dissertation besteht aus zwei Teilen: Der erste Teil befasst sich mit langsamen Oberflächenmagnetoplasmawellen in Halbleitern, der zweite Teil mit elektromagnetischen Oberflächenwellen in Salzwasser. Langsame PMWs in einem Festkörper wurden von uns 1971 entdeckt. Während ihrer

Eine 10-jährige Studie hat eine Technik zur Anregung, Trennung von einem gemischten Feld, Identifizierung und Messung der Haupteigenschaften von elektromagnetischen Oberflächenwellen unter Laborbedingungen entwickelt. Dadurch konnte in den Folgejahren die Existenz einer elektromagnetischen Sommerfeld-Zenneck-Oberflächenwelle experimentell nachgewiesen werden.

Langsames PMV in 1p8b

Die Theorie langsamer SMWs in einem Halbleiterplasma wurde nach ihrer experimentellen Entdeckung entwickelt. Die Existenz und Eigenschaften langsamer Oberflächen-Magnetoplasmawellen folgen aus den Lösungen der Maxwell-Gleichungen, die für ein begrenzt leitendes Medium mit geeigneten Randbedingungen geschrieben wurden, und werden durch eine Dispersionsgleichung vierter Ordnung beschrieben. Die Theorie des Phänomens wurde von einer Gruppe von Kharkov-Theoretikern unter der Leitung von V. M. Yakovenko entwickelt. Seine wichtigsten Bestimmungen lauten wie folgt.

In einem konstanten Magnetfeld sind die elektromagnetischen Eigenschaften eines Halbleiters anisotrop. Ist der Magnetfeldvektor H entlang der Ob-Achse gerichtet, so wird die Permittivität des Mediums durch den Kreiseltensor 0 beschrieben

XX xy 0 xy yy

0 0 wobei die außerdiagonalen Komponenten dem hochfrequenten Hallstrom entsprechen.

In einem Halbleiter in einem konstanten Magnetfeld gibt es zwei elektromagnetische Volumenwellen (gewöhnliches Antihelikon und außerordentliches Helikon, die sich in der entgegengesetzten Richtung der zirkularen Polarisation unterscheiden) mit unterschiedlichen Ausbreitungseigenschaften. Bei Frequenzen, die viel niedriger sind als die Trägerkollisionsfrequenz V, sowie das Plasma Yup und Zyklotron coc. (co « Wp, coc, V) unter der Bedingung V ~ coc, haben die außerordentlichen Wellen eine geringe Dämpfung, und der Halbleiter stellt sich heraus für sie ein transparentes Medium mit einem großen effektiven Brechungsindex sein. Keine dieser Wellen kann jedoch eine Oberfläche sein, da sie die Randbedingungen auf der Halbleiteroberfläche nicht erfüllen, die in der Kontinuität der Komponenten des magnetischen Feldstärkevektors der Welle an der Grenzfläche zwischen den Medien bestehen. Diese Bedingungen sind für die Überlagerung von ordentlichen und außerordentlichen Wellen erfüllt, die an der Grenzfläche Oberflächenmagnetoplasmawellen bilden

11 von zwei Arten: schnelle (y ~ c), die sich in Abwesenheit eines externen Magnetfelds in bekannte elektromagnetische Oberflächenwellen (Oberflächenplasmonen) umwandeln, und langsame (y - c) PMW, die ohne Magnetfeld nicht existieren .

Der Halbleiter besetze den Halbraum y<0 и граничит с вакуумом. Тогда, при условиях у « С0С; С22| » |8ху| » |£хх|:

8 XX £ 22 xy-Dispersion und Existenzbereich langsamer Wellen werden durch die Relationen bestimmt

2 2 SOPs in [£yy (1 + BS 2 in) + 218ux BS in

Nach Vereinfachung nimmt (2) die Form ω = k2Nps 2 me an

I0.ush@< О где 3 = а затухание:

A co (ku ~ k *) exu co y L, 2 yy

5) der Winkel zwischen dem Magnetfeld H 0 und dem zweidimensionalen Wellenvektor k in der Grenzflächenebene, X2 ~ Komponente des Wellenvektors im Medium, Kofrequenz, c-Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, n-Konzentration von die Hauptladungsträger in einem Halbleiter, e-Elektronenladung .

Beziehung (2a) zeigt, dass langsame PMWs ein quadratisches Dispersionsgesetz haben, Beziehung (3) zeigt, dass eine Wellenausbreitung entlang des Magnetfelds unmöglich ist, d.h. die Wellen sind schräg und existieren nur in zwei schmalen Sektoren. Beziehung (4) bedeutet, dass die Wellen bezüglich der Richtung nicht reziprok (unidirektional) sind

12 Dauermagnetfeld. Langsame Oberflächen-Magnetoplasmawellen können in den folgenden Medien auftreten:

1) in einem Einkomponenten-Halbleiter mit einer relativ niedrigen Ladungsträgerkonzentration, wenn der Vorspannungsstrom größer als der Leitungsstrom ist;

2) in einem dichten (Verschiebungsstrom ist klein) Einkomponentenplasma eines Festkörpers mit einer anisotropen Trägermasse; dies wird beispielsweise bei Multivalley-Halbleitern beobachtet;

3) in einem dichten Einkomponentenplasma mit magnetisierten Elektronen und nicht magnetisierten Löchern.

Das Schema des Existenzbereichs langsamer SMWs in einem bestimmten Halbleiter, Indiumantimonid, ist in Abb. 3 dargestellt. X

Abb. 3. Theoretischer Existenzbereich langsamer Oberflächenwellen in Indiumantimonid (Draufsicht auf die Halbleiteroberfläche). e1 = 45°-60°, e2= 135°-150°. Der geschweifte Pfeil zeigt die Richtung des Magnetfelds an

Wir haben langsame PMWs experimentell entdeckt und in Indiumantimonid untersucht, einem Halbleiter mit hoher Ladungsträgermobilität (bis zu l

77000 cm/V.sec bei T=300), hauptsächlich bei Raumtemperatur, im Frequenzbereich von 10 MHz - 2 GHz und in Magnetfeldern bis 30 kOe. Die vom Autor entwickelte experimentelle Methode ermöglichte es, langsame Wellen anzuregen und zu empfangen, um ihre Eigenschaften in verschiedenen Ausbreitungsmodi zu untersuchen:

Stehende Welle (Fabry-Perot-Flachresonator);

Wellenleiter;

Eine wandernde ebene Welle auf einer freien Oberfläche.

In dieser Reihenfolge verlief das Experiment zeitlich. Jeder dieser Modi ermöglichte es, die Eigenschaften der Welle zu bestimmen, die auf andere Weise repro nicht erhalten werden konnten

13 glaubten und ergänzten andere. Experimentelle Beweise für die Existenz einer neuen Klasse von elektromagnetischen Oberflächenwellen werden auf die folgenden etablierten Tatsachen reduziert.

Das Reich der Existenz.

Abbildung 8 zeigt ein Diagramm eines der Experimente, bei denen Wellen beobachtet wurden, die entlang einer freien Oberfläche wandern. Die Abhängigkeit der Leistung des HF-Signals, das die Oberfläche des Halbleiters passiert, von der Ausrichtung des Magnetfelds ist in Abb. 20 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass es auf der Oberfläche des magnetisierten Halbleiters zwei verschiedene Richtungen gibt, in denen die größte Signalübertragung beobachtet wird. Diese Richtungen fallen mit den Sektoren des theoretischen Bereichs der Existenz langsamer PMWs zusammen.

Wellen Langsamkeit.

Die Art einer Welle, die sich entlang der Oberfläche in einer bestimmten ausgewählten Richtung unter einem bestimmten Winkel zum Magnetfeld ausbreitet, wurde aufgezeichnet (Abb. 18). Ein Vergleich seiner Länge X mit der Länge einer elektromagnetischen Welle gleicher Frequenz im Vakuum X0 zeigt, dass 103 R d.h. X « X0 und die Welle ist langsam.

Streuung

Durch Messung der Abhängigkeit der Wellenlänge von der Frequenz und Stärke des Magnetfelds wurde festgestellt, dass ihre Dispersion quadratisch ist und mit der theoretischen übereinstimmt, die durch die Beziehung (2) bestimmt wird; die Dispersionskurve ist in Abb. 43 dargestellt. Die Dispersion hängt von der Größe des Magnetfelds ab, d. h. Die Welle ist Magnetoplasma.

Nichtgegenseitigkeit

Zahlreiche Experimente haben festgestellt, dass langsame Wellen eine unidirektionale Ausbreitung haben, was insbesondere durch die Abb. 17, 20 bestätigt wird. Wellenleitermoden werden gebildet, wenn die Halbleiteroberfläche durch parallele Kanten senkrecht zum Magnetfeld begrenzt wird. In diesem Fall breitet sich die Welle über das Feld aus.

Oberflächenverbindung

Die Ausbreitungsrichtungen der Wellen werden nicht nur durch die Orientierung des äußeren Magnetfeldes, sondern auch durch die Orientierung der Normalen zur Halbleiteroberfläche eindeutig bestimmt. Dieser Effekt der "Anhaftung an die Oberfläche" zeigt sich deutlich, wenn eine Welle auf den Ebenen einer parallel zu ihrer Ebene magnetisierten Indium-Antimonid-Platte angeregt wird. Das im Experiment aufgenommene Muster der Wellenausbreitungsrichtungen auf den Plattenebenen ist in Abb. 28 dargestellt. Auf der oberen und unteren Ebene angeregte Wellen laufen entsprechend der Orientierung der Normalen zu diesen Ebenen in entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu.

Querstruktur des Wellenfeldes

Die Feldverteilung ist in Abb. 44 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass das Feld der Oberflächenwelle auf beiden Seiten der Halbleiteroberfläche abfällt, ihr Maximum jedoch nicht auf der Oberfläche liegt, sondern tief in das Medium verschoben ist. Eine solche Amplitudenverteilung ist für Oberflächenwellen ungewöhnlich und andere Wellen dieser Art (schnelle elektromagnetische Oberflächenwellen, Gravitationskapillarwellen auf der Oberfläche einer Flüssigkeit, akustische Oberflächenwellen) werden nicht beobachtet. Die Verschiebung des Wellenfeldmaximums unter der Halbleiteroberfläche wird durch die Besonderheiten der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in einem gyrotropen Medium verursacht und erklärt sich durch die Interferenz zweier im Volumen des Halbleiters vorhandener Teilwellen (gewöhnliche und außergewöhnliche ) und haben unterschiedliche Zerfallsraten des Feldes tief in den Halbleiter und sind auf seiner Oberfläche gegenphasig.

Dämpfung

Für natives Indiumantimonid bei Raumtemperatur und in einem Magnetfeld von 18 kOe beträgt die Dämpfung 2,7 dB oder das 1,35-fache der Amplitude pro Wellenlänge. Unter den gleichen Bedingungen beträgt die Wellenlänge in Richtung des Magnetfelds ~7 mm (in der Ausbreitungsrichtung X-5 mm), sodass die Dämpfung pro Längeneinheit ungefähr 0,4 dB/mm oder die doppelte Amplitude bei einem Abstand von beträgt 10mm. Für eine langsame PMW ist die Dämpfung pro Wellenlänge konstant und hängt nicht von der Frequenz ab.

Polarisation

Die maximale Übertragung des Signals über die Oberfläche der Probe (Abb. 46) wird beobachtet, wenn ein Strahler installiert ist, der die TE-Welle anregt (die H-Komponente des Felds steht senkrecht zur Oberfläche), was der PMW-Theorie entspricht . Genau genommen ist die Welle elliptisch polarisiert.

Die wissenschaftliche und praktische Bedeutung der gewonnenen Ergebnisse liegt darin, dass das Spektrum bekannter elektromagnetischer Oberflächenschwingungen des optischen Frequenzbereichs (Plasmonen, Polaritonen, Magnonen) um zwei neue Zweige ergänzt wird: eine langsame Oberflächen-Magneto-Plasma-Welle und eine schnelle Sommerfeld-Zenneck-Welle, gefunden im HF- und Mikrowellenbereich, die eine neue HF-Forschungsrichtung in der Oberflächenelektrodynamik eröffnet.

Auf der Grundlage langsamer PMW, neue Methoden zur Untersuchung der Oberfläche leitender Medien (Metalle, Halbleiter, Plasma), Methoden zur Bestimmung der Parameter von Halbleitern, Diagnose von Festkörperplasmen sowie neuartige Magnetfeldsensoren, Funktechnik Geräte für verschiedene Zwecke, aktive Festkörper-Mikrowellengeräte und Magnetoplasma-TWT können erstellt werden. , gesteuerte Elemente planarer optischer Informationsverarbeitungssysteme.

Die Bedeutung der Forschung geht über die Festkörperphysik hinaus. In der Ionosphäre der Erde herrschen günstige Bedingungen für die Ausbreitung langsamer Magnetoplasmawellen. Im Falle ihrer experimentellen Detektion ist es möglich, PMW für die Erforschung und aktive Beeinflussung der Ionosphäre der Erde sowie für die Schaffung zusätzlicher Funkkommunikationskanäle zu nutzen.

Eine Priorität

Jedes neue physikalische Phänomen muss von der wissenschaftlichen Gemeinschaft diskutiert und anerkannt werden, daher ist es angebracht, Informationen über seine Priorität und Anerkennung in Russland und im Ausland bereitzustellen.

Die Möglichkeit der Existenz langsamer PMWs wurde theoretisch in dem Artikel von S. I. Khankina und V. M. Yakovenko „Über die Anregung elektromagnetischer Oberflächenwellen in Halbleitern“ untermauert, der am 19. Juli 1966 bei den Herausgebern der Zeitschrift Solid State Physics einging. . Die experimentelle Entdeckung langsamer Wellen durch V. I. Baibakov und V. N.

Nach der Veröffentlichung unserer Hauptwerke erschienen Artikel, die die Priorität und Bedeutung des neuen Phänomens berührten. Beispielsweise wurde in einem Artikel von Fly-v und Kuin festgestellt, dass "Baibakov und Datsko experimentelle Ergebnisse präsentierten, die darauf hinweisen, dass eine neue niederfrequente Oberflächenwelle in einem Elektron-Loch-Plasma HnSb bei Raumtemperatur existiert"; A.B.Davydov und V.A.Zakharov weisen auf die Priorität von S.I.Khankina und V.M.Yakovenko in der theoretischen, V.I.Baybakov und V.N.Datsko in der experimentellen Untersuchung einer neuen Art von Oberflächenwellen hin. In dem Artikel von E. A. Kaner und V. M. Yakovenko in der Zeitschrift „Uspekhi fizicheskikh nauk“ wurde darauf hingewiesen

Das in der Arbeit bekannte 16 wurde kürzlich von Baibakov und Datsko experimentell in Indiumantimonid entdeckt.

In der wissenschaftlichen Literatur wurde auch die Frage nach der Zuverlässigkeit des entdeckten Phänomens breit diskutiert; in der diskussion wurde die zuverlässigkeit bewiesen. Eine unabhängige experimentelle Bestätigung war die Arbeit von G. Ruybis und R. Tolutis.

Elektromagnetische Oberflächenwellen auf Salzwasser

Jede reale Quelle eines elektromagnetischen Feldes, die sich an der Grenzfläche zwischen zwei Medien befindet, regt sowohl Oberflächen- als auch Volumenwellen an, und ihre Trennung erweist sich als ein schwieriges experimentelles Problem. In unseren Experimenten wurden SEWs unter Laborbedingungen auf der Oberfläche von Wasser mit unterschiedlichem Salzgehalt (hauptsächlich 35%o) im Frequenzbereich von 0,7-6,0 GHz beobachtet. Zuvor entwickelte Methoden zur Anregung und Untersuchung von stehenden und wandernden Oberflächenwellen wurden angewendet.

Im Stehwellenmodus wurde die Sommerfeld-Zenneck-Welle (zylindrische Modifikation des flachen Zenneck SW) erstmals an einer Salzwassersäule beobachtet, die zwischen zwei Metallblechen angeordnet war, die ein flacher Fabry-Perot-Resonator sind. Die Streuung und Querverteilung des Feldes wurden gemessen, was eindeutig seine Oberflächenbeschaffenheit anzeigte. Die elektromagnetische Oberflächenwelle wurde auch auf einer flachen Wasseroberfläche in einem Resonator aus zwei flachen parallelen Platten untersucht, die in Wasser unter den Bedingungen ihrer Dimensionsresonanz eingetaucht waren. In diesem Fall wurde die Trennung der SW von den Volumenfeldern durchgeführt und ihre Amplitudenstruktur gemessen.

Im Wanderwellenmodus war es mit einem speziell konstruierten Emitter möglich, die Volumenstrahlung von der Oberfläche abzureißen und in einem großen Winkel nach oben zum Horizont zu richten, wodurch das PW von der Volumenfeldbeimischung befreit wurde. In der Strahlung einer solchen Quelle, die sich über der Wasseroberfläche befindet, wurde das Vorhandensein einer sich entlang der Oberfläche ausbreitenden Welle registriert, deren Amplitude mit dem Abstand p vom Sender abnimmt, was der Divergenz der von a angeregten SW entspricht axial symmetrische Quelle. Messungen der vertikalen Struktur des Feldes in dieser Welle zeigten, dass das Feld exponentiell mit der Entfernung von der Oberfläche abnimmt, und die gemessenen Abhängigkeiten der Lokalisationshöhe von der Frequenz und dem Salzgehalt des Wassers erwiesen sich als in guter Übereinstimmung mit theoretischen Berechnungen.

Die Analyse der Ergebnisse des einzigen uns bekannten Experiments (Hansen, USA, 1974) über die Ausbreitung eines elektromagnetischen Feldes im Dekameterbereich (5-30 MHz), angeregt durch Spezialantennen, über die Meeresoberfläche entlang einer Strecke von 237 km langer Weg ist geschafft. Im Gegensatz zu Hansen, der eine unerklärliche Anomalie in der Ausbreitung eines elektromagnetischen Feldes fand, kamen wir zu dem Schluss, dass in seinem Experiment eine Mischung aus Körper- und Oberflächenwellen angeregt wurde und der Weg selbst weniger gedämpfte Wellen wählte. Wir haben gezeigt, dass bei Frequenzen unterhalb einer bestimmten salzgehaltsabhängigen kritischen Frequenz (15 MHz im Fall von Hansen) der Zenneck SW viel schwächer dämpft als der Bodenstrahl. Folglich erfolgte die Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes bei einer Frequenz über 15 MHz durch einen terrestrischen Strahl und bei einer Frequenz unter 15 MHz in Form eines Zenneck-SW, was die Anomalie erklärt. Die aus Hansens Arbeit gewonnenen Daten zur relativen SW-Dämpfung stimmen gut mit den Ergebnissen unserer eigenen Labormessungen überein.

Die Beobachtung und Identifizierung der Zenneck-Welle im Labor ist der erste Schritt zur Erforschung dieses Phänomens. Der nächste Schritt ist, es in vivo zu untersuchen. Wir haben verschiedene Aspekte der PW-Ausbreitung über der Meeresoberfläche (Erdkrümmung, Welleneffekte) unter dem Gesichtspunkt der Möglichkeit betrachtet, neue langreichweitige Funkkommunikationskanäle und Radar auf der Zenneck-Oberflächenwelle zu schaffen.

Das Dissertationsmaterial wird in der folgenden Reihenfolge präsentiert.

Teil I. Langsamer RMW in Halbleitern

In Kapitel I wird das Spektrum normaler elektromagnetischer Wellen auf der Oberfläche eines magnetisierten Halbleiters betrachtet und die Theorie einer langsamen Oberflächenmagnetoplasmawelle vorgestellt.

Kapitel II beschreibt die Versuchstechnik, den Versuchsaufbau und die Parameter der Proben.

In Kapitel III werden Wellen untersucht, die sich entlang einer freien Oberfläche bewegen, der Bereich ihrer Existenz wird gefunden, die Wellenform, die Nichtreziprozität der Ausbreitung und die Abhängigkeit der Länge vom Winkel zwischen ihrer Ausbreitungsrichtung und der Ausrichtung des Magneten Feld aufgebaut sind, werden die Oberflächenwelle und das unterirdische Helikon getrennt.

Kapitel IV ist Oberflächenwellen in begrenzten Strukturen gewidmet (Mode der Wellenleiterausbreitung). Der Existenzbereich der Welle im Magnetfeld wird ermittelt, die Dämpfung und der Einfluss der Temperatur auf die Ausbreitungseigenschaften gemessen und die ausgeprägte Nicht-Reziprozität und Unidirektionalität der Wellenausbreitung in Bezug auf das Magnetfeld demonstriert.

Kapitel V präsentiert die Ergebnisse einer Studie im Stehwellenmodus in einem Oberflächen-Fabry-Perot-Resonator. Das Schema der Wellenbewegung wird betrachtet, ihre Struktur, Ausbreitung und Geschwindigkeit werden bestimmt. Der Effekt einer ungewöhnlichen Konzentration des Volumenwellenfeldes, die Bildung von Helikonstrahlen im Volumen eines Halbleiters, die im Verlauf der Untersuchung langsamer PMWs entdeckt wurde, wird beschrieben.

In Kapitel VI werden 12 funktechnische Geräte vorgeschlagen, die auf der Grundlage langsamer Oberflächen-Magnetoplasmawellen erzeugt werden könnten.

Teil II Elektromagnetische Oberflächenwellen auf Salzwasser

In Kapitel I wird eine Analyse von Arbeiten zu elektromagnetischen Oberflächenwellen ohne Magnetfeld gegeben: grundlegende wichtige Punkte der Theorie von A. Sommerfeld werden angegeben; das theoretische Konzept von L. I. Mandelyptamm wurde kritisch hinterfragt; eine moderne Sicht auf elektromagnetische Oberflächenwellen wird präsentiert; die Haupteigenschaften der Zenneck-Welle werden beschrieben.

Abschluss der Dissertation zum Thema "Radiophysik", Datsko, Vladimir Nikolaevich

WICHTIGSTE ERGEBNISSE

1 Es wurde nachgewiesen, dass in einem Magnetfeld an der Grenzfläche zwischen einem plasmaähnlichen Medium und einem Dielektrikum langsame (y"c) elektromagnetische Oberflächenwellen auftreten.

2 Das Spektrum der elektromagnetischen Oberflächenschwingungen wird um einen niederfrequenten Zweig ergänzt: langsame Magnetoplasmawellen werden in Indiumantimonid bei 200-400 K, im HF- und Mikrowellenbereich und in Magnetfeldern bis 30 kOe detektiert und untersucht. Etablierter Existenzbereich; Dispersion; Phasengeschwindigkeit und -dämpfung, Querfeldstruktur; Polarisation.

3 Es wurde festgestellt, dass sich in einem magnetisierten Halbleiter ein Bulk-Helicon nahe der Oberfläche in eine Pseudo-Oberflächenwelle umwandelt.

4 Eine experimentelle Methode zur Untersuchung von langsamem Oberflächenmagnetoplasma und schnellen elektromagnetischen Wellen auf der Oberfläche von leitenden Medien wurde entwickelt.

5 Das Phänomen der "elektromagnetischen Punktion" wurde entdeckt: In einer Platte aus Indium-Antimonid, die in ein Magnetfeld senkrecht zu ihrer Ebene gebracht wird, breitet sich das elektromagnetische Mikrowellenfeld im Volumen mit inhomogener Erregung in Form einer Welle mit einer Anomalie aus konzentriertes Feld, das sich von dem bekannten Helicon unterscheidet.

7 Vorgeschlagene 12 Geräte, die auf langsamen Oberflächen-Magnetoplasmawellen basieren, erhielten zwei Urheberrechtszertifikate.

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Elektromagnetische Oberflächenwellen an der Grenze Erde-Luft. Elektromagnetische Effekte, die durch Meeresoberflächenwellen verursacht werden

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