Gelombang permukaan adalah gelombang yang merambat di sepanjang antarmuka antara dua media dan menembus media ini pada jarak kurang dari panjang gelombang. Dalam gelombang permukaan, semua energi terkonsentrasi di lingkungan antarmuka yang sempit, dan keadaan permukaan secara signifikan mempengaruhi propagasinya. Itulah sebabnya gelombang permukaan merupakan sumber informasi tentang keadaan permukaan. Selain itu, interaksi gelombang tubuh dan permukaan dapat menyebabkan berbagai efek permukaan, seperti pembangkitan harmonik, rotasi bidang polarisasi pada pemantulan, dan sebagainya. Sifat-sifat gelombang permukaan untuk permukaan yang ideal secara teoritis dipelajari cukup lama, pada awal abad kedua puluh. Tetapi mereka belajar untuk mendapatkan permukaan yang bersih secara eksperimental hanya pada akhir abad kedua puluh.
Pada tahun 1901, Sommerfeld menemukan solusi khusus untuk persamaan Maxwell - gelombang teredam secara eksponensial merambat di sepanjang antarmuka antara dua media. Pada saat itu, tidak ada perhatian yang diberikan pada karyanya, diyakini bahwa ini adalah objek yang benar-benar eksotis. Pada tahun 1902, Wood, mempelajari sifat-sifat kisi difraksi logam, menemukan pada frekuensi tertentu penyimpangan perambatan cahaya dari hukum difraksi. Penyimpangan ini disebut anomali Wood. Pada tahun 1941, Fano menjelaskan anomali ini - energi masuk ke gelombang permukaan. Pada tahun 1969, Otto mengusulkan skema untuk eksitasi gelombang permukaan dalam film logam menggunakan prisma. Pada tahun 1971, Kretschmann mengusulkan geometri yang berbeda untuk hal yang sama. Pada tahun 1988, ilmuwan Jerman Knoll dan Rothenhäusler mengusulkan dan menerapkan skema mikroskop berdasarkan gelombang permukaan.
Sedikit teori. Persamaan Maxwell dalam medium
Persamaan Materi
Kami biasanya mencari solusi dalam bentuk gelombang harmonik bidang yang merambat.
Saat mensubstitusi jenis solusi ini ke dalam persamaan materi, kita memperoleh bahwa dan bergantung pada frekuensi - dispersi temporal, dan vektor gelombang - dispersi spasial. Hubungan antara frekuensi dan vektor gelombang melalui dan disebut hubungan dispersi.
Dalam laporan ini, kita akan mengasumsikan bahwa tidak bergantung pada frekuensi dan = 1. Dalam rentang frekuensi optik, kondisi ini cukup terpenuhi. Karena bergantung pada frekuensi, ia dapat mengambil nilai yang berbeda, termasuk nilai negatif.
Pertimbangkan masalah datangnya gelombang monokromatik bidang dari media dengan 1 ke permukaan ideal dari beberapa zat 2 .
P 
Dalam hal ini, kondisi batas berikut dipenuhi:
Dan 
Dari kondisi batas ini, ketika mensubstitusi bentuk solusi biasa, diperoleh rumus Fresnel yang terkenal, hukum Snell, dll. Namun, solusi seperti itu tidak selalu ada. Mari kita pertimbangkan kasus ketika permitivitas media negatif. Kasus ini diwujudkan dalam rentang frekuensi tertentu dalam logam. Maka solusi berupa gelombang yang merambat tidak ada. Kami akan mencari solusi dalam bentuk gelombang permukaan.
Dengan mensubstitusikan representasi tersebut ke dalam persamaan dan kondisi batas *, diperoleh gelombang bertipe TM (magnetik transversal). Ini adalah sebagian gelombang longitudinal, vektor medan listrik dapat memiliki komponen longitudinal.
D 
Untuk gelombang ini, hubungan dispersi juga dapat diperoleh dari kondisi batas.
di mana 
- vektor gelombang dalam ruang hampa. Ketergantungan frekuensi juga secara implisit hadir dalam fungsi 1 () dan 2 ().
Jadi apa permitivitas negatif dalam logam? Sifat optik utama logam ditentukan oleh sifat elektron. Elektron dalam logam bebas, mereka dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Selain itu, mereka bergerak sedemikian rupa sehingga medan yang mereka ciptakan berlawanan arah dengan medan listrik eksternal. Dari sinilah tanda negatif berasal. Oleh karena itu, elektron dalam logam sebagian melindungi medan eksternal, dan ia menembus logam hingga kedalaman yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombang. Namun, jika frekuensi medan luar sangat tinggi sehingga elektron tidak punya waktu untuk bereaksi, maka logam menjadi transparan. Frekuensi karakteristik di mana ini terjadi disebut frekuensi plasma .
Berikut adalah rumus sederhana - rumus Drude, yang menunjukkan ketergantungan konstanta dielektrik logam pada frekuensi.
di mana p adalah frekuensi plasma, adalah frekuensi tumbukan.
Dimungkinkan juga untuk menjelaskan dengan jari mengapa polarisasi gelombang permukaan persis TM, di mana medan listrik sejajar dengan permukaan. Elektron tidak bisa begitu saja meninggalkan logam; untuk ini, pekerjaan harus dilakukan (fungsi kerja). Oleh karena itu, jika medan listrik tegak lurus permukaan, tidak akan menyebabkan eksitasi gelombang permukaan – elektron akan kehilangan energi pada penghalang potensial – permukaan. Terlebih lagi, medannya bervariasi, dan medan itu memberikan energi kepada elektron atau menghilangkannya, sehingga elektron tidak meninggalkan permukaan. Jika medannya sejajar dengan permukaan, maka medan tersebut membangkitkan osilasi elektron dalam arah yang sama, di mana tidak ada penghalang potensial.
Dan 
misalnya, kurva dispersi untuk gelombang permukaan dalam logam. Pada gambar, ini adalah kurva biru. Garis merah adalah kurva dispersi untuk vakum.
Kondisi utama untuk eksitasi gelombang apa pun adalah kondisi pencocokan fase. Pencocokan fase adalah persamaan kecepatan fase gelombang datang dan gelombang permukaan. Dapat dilihat dari kurva dispersi bahwa tidak mungkin untuk membangkitkan gelombang permukaan di pelat logam dengan insiden gelombang dari ruang hampa. Ada dua cara untuk membangkitkan gelombang permukaan - a) pemantulan internal total yang frustrasi dan b) penciptaan struktur resonansi di permukaan.
A) Refleksi internal total yang frustrasi juga dikenal sebagai efek terowongan optik. Pada batas dielektrik, pada sudut datang yang lebih besar dari sudut pantul internal total, timbul gelombang permukaan, yang kemudian diubah menjadi gelombang pantul volume. Tetapi ketika kondisi pencocokan fase terpenuhi pada antarmuka dengan logam, gelombang ini dapat diubah menjadi gelombang permukaan pelat logam. Fenomena ini merupakan dasar dari eksitasi prisma gelombang permukaan.
B 
) Yang dimaksud dengan struktur resonansi di sini adalah struktur periodik dengan periode orde panjang gelombang permukaan. Dalam struktur periodik seperti itu, kondisi pencocokan fase berubah - , di mana adalah vektor kisi resiprokal. Eksitasi gelombang permukaan menyebabkan anomali Wood - perubahan intensitas cahaya yang didifraksikan oleh kisi difraksi, yang berbeda dari hukum difraksi standar.
P 
plasmon permukaan tereksitasi pada sudut datang cahaya tertentu, dan intensitas cahaya yang dipantulkan dari batas sangat bergantung pada sudut datang. Inilah yang disebut resonansi plasmon. Ketika sifat-sifat permukaan berubah, sudut datang di mana resonansi ini diamati berubah, oleh karena itu, dengan menyetel ke sudut datang tertentu, seseorang dapat mengamati perubahan intensitas cahaya. Pengoperasian mikroskop pada plasmon permukaan didasarkan pada efek ini.
1 - laser
2 - polarisator
3 - tabel koordinat
4 - prisma dengan film logam
5 - teleskop
6 - fotodetektor
Laser difokuskan pada permukaan film perak, tempat objek pengamatan berada. Menggunakan tabel koordinat, sudut datang dipilih sehingga sesuai dengan resonansi plasmon untuk logam murni. Saat sifat film berubah, intensitas cahaya pada fotodetektor berubah, dan perubahan ini dapat digunakan untuk menilai perubahan ketebalan film.
-
deteksi perubahan diel permeabilitas pada ketebalan film tetap
Deteksi perubahan ketebalan pada diel tetap. permeabilitas
Namun, di sini, hubungan ketidakpastian tidak dilanggar: di sisi lain, di sepanjang koordinat yang berbeda, di bidang film, resolusinya agak rendah—laser difokuskan ke titik berukuran sekitar 2 m.
Dan 
Aplikasi lain dari gelombang permukaan adalah prospek untuk aplikasi dalam litografi optik resolusi tinggi.
Photoresist ke mana gambar asli ditransfer. Ukuran gambar pada urutan 10 nm
Film logam berlubang. Eksitasi efisien gelombang permukaan yang membawa informasi tentang struktur aslinya
Aslinya adalah gambar resolusi tinggi yang dihasilkan oleh litografi berkas elektron.
lampu
Litografi berkas elektron memiliki resolusi tinggi, tetapi membutuhkan aplikasi gambar yang berurutan (baris demi baris, seperti di TV), yang sangat panjang untuk aplikasi industri. Jika kesempatan untuk membuat salinan seperti itu diterapkan pada skala industri, ini akan secara signifikan mengurangi biaya pembuatan struktur mikro terintegrasi.
Bibliografi:
1. S.I. Valyansky. Mikroskop pada plasmon permukaan, Jurnal Pendidikan Soros, No. 8, 1999
2. MN Libenson Gelombang elektromagnetik permukaan dari jangkauan optik, Jurnal Pendidikan Soros, No. 10, 1996
3. Rothenhäusler B., Knoll W. Mikroskop Permukaan-Plasmon, Alam. 1988. No. 6165. hal. 615-617.
4. Lahir, Serigala " Dasar-dasar Optik”, bab “Optik dari logam”
5. F.J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno Transmisi dan pemfokusan cahaya dalam logam berstruktur nano satu dimensi secara berkala, Fisika. Wahyu B 66, 155412 (2002)
6. N.A. Gippius, S.G. Tikhodeev, A. Krist, J. Kuhl, H. Giessen . Polaritons Plasmon-Waveguide dalam Lapisan Kristal-Fotonik-Dielektrik Logam, Fisika Padat, 2005, Volume 47, no. satu
2005.
Gelombang permukaan adalah gelombang yang merambat di sepanjang antarmuka antara dua media dan menembus media ini pada jarak kurang dari panjang gelombang. Dalam gelombang permukaan, semua energi terkonsentrasi di lingkungan antarmuka yang sempit, dan keadaan permukaan secara signifikan mempengaruhi propagasinya. Itulah sebabnya gelombang permukaan merupakan sumber informasi tentang keadaan permukaan. Selain itu, interaksi gelombang tubuh dan permukaan dapat menyebabkan berbagai efek permukaan, seperti pembangkitan harmonik, rotasi bidang polarisasi pada pemantulan, dan sebagainya. Sifat-sifat gelombang permukaan untuk permukaan yang ideal secara teoritis dipelajari cukup lama, pada awal abad kedua puluh. Tetapi mereka belajar untuk mendapatkan permukaan yang bersih secara eksperimental hanya pada akhir abad kedua puluh.
Pada tahun 1901, Sommerfeld menemukan solusi khusus untuk persamaan Maxwell - gelombang teredam secara eksponensial merambat di sepanjang antarmuka antara dua media. Pada saat itu, tidak ada perhatian yang diberikan pada karyanya, diyakini bahwa ini adalah objek yang benar-benar eksotis. Pada tahun 1902, Wood, mempelajari sifat-sifat kisi difraksi logam, menemukan pada frekuensi tertentu penyimpangan perambatan cahaya dari hukum difraksi. Penyimpangan ini disebut anomali Wood. Pada tahun 1941, Fano menjelaskan anomali ini - energi masuk ke gelombang permukaan. Pada tahun 1969, Otto mengusulkan skema untuk eksitasi gelombang permukaan dalam film logam menggunakan prisma. Pada tahun 1971, Kretschmann mengusulkan geometri yang berbeda untuk hal yang sama. Pada tahun 1988, ilmuwan Jerman Knoll dan Rothenhäusler mengusulkan dan menerapkan skema mikroskop berdasarkan gelombang permukaan.
Sedikit teori. Persamaan Maxwell dalam medium
Persamaan Materi
Ketika mensubstitusi jenis solusi ini ke dalam persamaan konstitutif, kita memperoleh bahwa e dan m bergantung pada dispersi frekuensi-waktu , dan vektor gelombang - dispersi spasial. Hubungan antara frekuensi dan vektor gelombang melalui e dan m disebut hubungan dispersi.
Dalam laporan ini, kita akan mengasumsikan bahwa m tidak bergantung pada frekuensi dan = 1. Dalam rentang frekuensi optik, kondisi ini cukup terpenuhi. Karena e bergantung pada frekuensi, ia dapat mengambil nilai yang berbeda, termasuk yang negatif.
Pertimbangkan masalah kejadian gelombang monokromatik bidang dari media dengan e1 ke permukaan ideal dari beberapa zat e2.
Dari kondisi batas ini, ketika mensubstitusi bentuk solusi biasa, diperoleh rumus Fresnel yang terkenal, hukum Snell, dll. Namun, solusi seperti itu tidak selalu ada. Mari kita pertimbangkan kasus ketika permitivitas media negatif. Kasus ini diwujudkan dalam rentang frekuensi tertentu dalam logam. Maka solusi berupa gelombang yang merambat tidak ada. Kami akan mencari solusi dalam bentuk gelombang permukaan.
Dengan mensubstitusikan representasi tersebut ke dalam persamaan dan kondisi batas *, diperoleh gelombang bertipe TM (magnetik transversal). Ini adalah sebagian gelombang longitudinal, vektor medan listrik dapat memiliki komponen longitudinal.
di mana Vakum" href="/text/category/vacuum/" rel="bookmark">vakum . Ketergantungan frekuensi juga tersirat dalam fungsi e1(w) dan e2(w).
Jadi apa permitivitas negatif dalam logam? Sifat optik utama logam ditentukan oleh sifat elektron. Elektron dalam logam bebas, mereka dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Selain itu, mereka bergerak sedemikian rupa sehingga medan yang mereka ciptakan berlawanan arah dengan medan listrik eksternal. Dari sinilah tanda negatif berasal. Oleh karena itu, elektron dalam logam sebagian melindungi medan eksternal, dan ia menembus logam hingga kedalaman yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombang. Namun, jika frekuensi medan luar sangat tinggi sehingga elektron tidak punya waktu untuk bereaksi, maka logam menjadi transparan. Frekuensi karakteristik di mana ini terjadi disebut frekuensi plasma .
Berikut adalah rumus sederhana - rumus Drude, yang menunjukkan ketergantungan konstanta dielektrik logam pada frekuensi.
DIV_ADBLOCK4">
Jadi, kurva dispersi untuk gelombang permukaan dalam logam. Pada gambar, ini adalah kurva biru. Garis merah adalah kurva dispersi untuk vakum.
Kondisi utama untuk eksitasi gelombang apa pun adalah kondisi pencocokan fase. Pencocokan fase adalah persamaan kecepatan fase gelombang datang dan gelombang permukaan. Dapat dilihat dari kurva dispersi bahwa tidak mungkin untuk membangkitkan gelombang permukaan di pelat logam dengan insiden gelombang dari ruang hampa. Ada dua cara untuk membangkitkan gelombang permukaan - a) pemantulan internal total yang frustrasi dan b) penciptaan struktur resonansi di permukaan.
a) Refleksi internal total yang frustrasi juga dikenal sebagai efek terowongan optik. Pada batas dielektrik, pada sudut datang yang lebih besar dari sudut pantul internal total, gelombang permukaan muncul, yang kemudian diubah menjadi gelombang pantul volume. Tetapi ketika kondisi pencocokan fase terpenuhi pada antarmuka dengan logam, gelombang ini dapat diubah menjadi gelombang permukaan pelat logam. Fenomena ini merupakan dasar dari eksitasi prisma gelombang permukaan.
b) Struktur resonansi yang dimaksud di sini adalah struktur periodik dengan periode orde panjang gelombang permukaan. Dalam struktur periodik seperti itu, kondisi pencocokan fase berubah - , di mana adalah vektor kisi resiprokal. Eksitasi gelombang permukaan menyebabkan anomali Wood - perubahan intensitas cahaya yang didifraksikan oleh kisi difraksi, yang berbeda dari hukum difraksi standar.
https://pandia.ru/text/78/325/images/image018_2.gif" align="left" width="85" height="72 src=">- deteksi perubahan konstanta dielektrik pada ketebalan film tetap
Deteksi perubahan ketebalan pada diel tetap. permeabilitas
Namun, di sini, hubungan ketidakpastian tidak dilanggar: di sisi lain, di sepanjang koordinat yang berbeda, di bidang film, resolusinya agak rendah—laser difokuskan ke titik berukuran sekitar 2 m.
https://pandia.ru/text/78/325/images/image020_2.gif" width="155 height=70" height="70">
lampu
Litografi berkas elektron memiliki resolusi tinggi, tetapi membutuhkan aplikasi gambar yang berurutan (baris demi baris, seperti di TV), yang sangat panjang untuk aplikasi industri. Jika kesempatan untuk membuat salinan seperti itu diterapkan pada skala industri, ini akan secara signifikan mengurangi biaya pembuatan struktur mikro terintegrasi.
Bibliografi:
1. . Mikroskop pada plasmon permukaan, Jurnal Pendidikan Soros, No. 8, 1999
2. Gelombang elektromagnetik permukaan dari jangkauan optik, Jurnal Pendidikan Soros, No. 10, 1996
3. Rothenhäusler B., Knoll W. Mikroskop Permukaan-Plasmon, Alam. 1988. No.000. hal. 615-617.
4. Lahir, Serigala " Dasar-dasar Optik”, bab “Optik dari logam”
5. F.J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno Transmisi dan pemfokusan cahaya dalam logam berstruktur nano satu dimensi secara berkala, Fisika. Putaran. B66, 155
6. S.G. Tikhodeev, A. Krist, J. Kuhl, H. Giessen . Polaritons Plasmon-Waveguide dalam Lapisan Kristal-Fotonik-Dielektrik Logam, Fisika Padat, 2005, Volume 47, no. satu
Ukuran: px
Mulai tayangan dari halaman:
salinan
1 Syomkin Sergey Viktorovich, Smagin Viktor Pavlovich EFEK ELEKTROMAGNETIK YANG DISEBABKAN OLEH GELOMBANG PERMUKAAN LAUT Alamat artikel: Artikel ini diterbitkan dalam edisi penulis dan mencerminkan sudut pandang penulis tentang masalah ini. Sumber Almanak ilmu pengetahuan dan pendidikan modern Tambov: Diploma, (59). C ISSN Alamat jurnal: Isi jurnal edisi ini: Gramota Publishing House Informasi tentang kemungkinan penerbitan artikel dalam jurnal tersedia di situs web penerbit: Pertanyaan terkait publikasi bahan ilmiah, redaksi meminta untuk dikirim ke:
2 194 Gramota Publishing House Pic. 3. Pengisian kompetensi Mengembangkan sistem informasi akuntansi objek sistem intelektual. Bahasa pemrograman PHP dipilih, karena bahasa pemrograman ini memungkinkan Anda membuat halaman web dinamis dan menautkannya ke database yang diimplementasikan di MySQL. Pendekatan ini memungkinkan Anda untuk menempatkan sistem di Internet dan mengaksesnya dari mana saja tanpa produk perangkat lunak tambahan. Sistem informasi yang dikembangkan untuk akuntansi objek kekayaan intelektual berkontribusi pada: - mengurangi waktu yang dihabiskan untuk berpartisipasi dalam pengembangan dan implementasi kebijakan paten dan lisensi terpadu organisasi; - redistribusi beban kerja karyawan organisasi; - meningkatkan efisiensi akuntansi dan kontrol atas pendaftaran barang kekayaan intelektual dan pendaftaran laporan yang tepat waktu. Sistem informasi akuntansi kekayaan intelektual memungkinkan penyimpanan dan pengelolaan data departemen yang nyaman dan andal, kemungkinan menyiapkan dokumen untuk mengajukan aplikasi untuk pendaftaran resmi program komputer atau database. Ini akan secara signifikan meningkatkan kualitas layanan untuk perlindungan dan perlindungan kekayaan intelektual, meningkatkan efisiensi kerja dengan kekayaan intelektual. Referensi 1. Pusat Informasi Ilmiah dan Teknis Seluruh Rusia [Sumber daya elektronik]. URL: (tanggal diakses :). 2. Kekayaan intelektual: merek dagang, penemuan, paten, pengacara paten, biro paten, Rospatent [Sumber daya elektronik]. URL: (tanggal diakses :). 3. Sergeev A.P. Hukum kekayaan intelektual di Federasi Rusia: buku teks. MS. 4. Institut Federal Properti Industri [Sumber daya elektronik]. URL: (tanggal diakses :). UDC Fisika dan Matematika Sergei Viktorovich Semkin, Viktor Pavlovich Smagin Vladivostok State University of Economics and Service EFEK ELEKTROMAGNETIK YANG DISEBABKAN OLEH GELOMBANG PERMUKAAN LAUT 1. Pendahuluan Air laut dikenal sebagai cairan penghantar karena adanya ion dengan tanda yang berbeda di dalamnya. Konduktivitas listriknya, tergantung pada suhu dan salinitas, dapat Syomkin S.V., Smagin V.P., 2012
3 ISSN Almanac of Modern Science and Education, 4 (59) bervariasi di permukaan laut dalam 3-6 Sim/m. Pergerakan makroskopik air laut di medan geomagnetik dapat disertai dengan munculnya arus listrik, yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet tambahan. Medan induksi ini dipengaruhi oleh sejumlah faktor yang berbeda. Pertama - jenis sumber hidrodinamik - gelombang permukaan laut, gelombang internal, arus dan pasang surut, gelombang panjang seperti tsunami, dll. Medan elektromagnetik yang diinduksi juga dapat diciptakan oleh jenis gerakan air makroskopik lainnya - gelombang akustik dan sumber buatan - ledakan bawah air dan gelombang kapal. Kedua, medan ini dapat dipengaruhi oleh konduktivitas listrik batuan dasar dan topografi dasar laut. Juga dapat dicatat bahwa masalah yang mirip dengan perhitungan medan induksi di lingkungan laut juga muncul dalam seismologi - pergerakan litosfer di medan magnet bumi mengarah pada munculnya arus induksi. Salah satu arah penelitian struktur ruang-waktu dari medan induksi adalah kasus ketika itu dihasilkan oleh gelombang permukaan dua dimensi. Perhitungan medan elektromagnetik yang diinduksi oleh gelombang permukaan dapat dilakukan dalam berbagai pendekatan dan untuk berbagai model lingkungan laut. Bidang yang diinduksi oleh gelombang permukaan laut dalam perkiraan lautan dalam yang tak terhingga dihitung dalam karya , dan bidang yang diinduksi oleh gelombang angin di zona air dangkal secara teoritis diselidiki dalam karya ini, dengan mempertimbangkan kedalaman variabel hingga. Model hidrodinamika gelombang laut yang lebih kompleks - gelombang pusaran dengan puncak terbatas dipertimbangkan. Artinya, sejumlah besar opsi berbeda untuk menetapkan masalah dimungkinkan, tergantung pada pengaruh faktor-faktor tertentu mana yang perlu diperhitungkan. Dalam makalah ini, kami mempelajari pengaruh sifat listrik dan magnet batuan dasar, yaitu permeabilitas magnetik dan konduktivitas listriknya, pada medan elektromagnetik yang diinduksi. Biasanya, studi tentang pengaruh sifat-sifat batuan dasar pada medan magnet terbatas hanya dengan memperhitungkan konduktivitas listriknya, karena batuan dasar, sebagai suatu peraturan, tidak memiliki sifat magnetik yang nyata. Namun, di zona pesisir lautan, situasi sangat mungkin terjadi ketika batuan dasar juga memiliki sifat magnetik. Selain itu, ternyata [Ibid.] bahwa untuk pergerakan potensial cairan, terjadinya arus di batuan dasar hanya dimungkinkan karena efek induksi - istilah dalam persamaan Maxwell. Dan penolakan istilah ini (perkiraan kuasi-statis) mengarah pada fakta bahwa medan induksi tidak bergantung sama sekali pada konduktivitas batuan dasar. Oleh karena itu, kami akan mempertimbangkan rumusan masalah penentuan medan elektromagnetik yang diinduksi oleh gelombang permukaan, di mana bagian bawah tidak hanya memiliki konduktivitas listrik, tetapi juga sifat magnetik, dan kami juga akan mempertimbangkan efek induksi diri. . 2. Persamaan Dasar dan Kondisi Batas Untuk menyelesaikan masalah penentuan medan elektromagnetik yang disebabkan oleh pergerakan air laut di medan geomagnetik, digunakan sistem persamaan Maxwell: (1) Hubungan antara pasangan vektor dan (persamaan material) dan ekspresi untuk rapat arus berbeda pada media yang berbeda . Kita akan berasumsi bahwa di udara (medium I) hubungan antara vektor-vektor yang mencirikan medan elektromagnetik adalah sama seperti di ruang hampa, dan tidak ada arus listrik dan muatan ruang: (2) Air laut (medium II) akan dianggap homogen keduanya dalam hal sifat hidrodinamik dan dan elektromagnetik. Persamaan material dalam sistem koordinat relatif terhadap pergerakan fluida dijelaskan dalam. Mengingat kecepatan gerakan air kecil, dan medan magnet induksi jauh lebih kecil dari medan geomagnetik, kita mendapatkan: , (3) (4) di mana dan adalah permeabilitas listrik dan konduktivitas air laut. Pertimbangkan pertanyaan tentang volume muatan listrik di dalam air. Dari persamaan (1), hubungan (3), hukum Ohm (4) dan kondisi kekekalan muatan listrik, diperoleh: (5) Untuk kasus proses stasioner, jika dan, solusi (5) berbentuk: Pada,. Ini berarti bahwa setiap proses hidrodinamika dan hidroakustik keadaan tunak dapat
4 196 Gramota Publishing House harus dianggap mapan dalam pengertian elektrodinamik juga. Karena frekuensi siklik bahkan tidak melebihi gelombang ultrasonik, kita dapat mengasumsikan dengan akurasi yang baik bahwa Dengan demikian, dengan pergerakan potensial air laut (), tidak ada muatan ruang dalam air laut. Batuan dasar (medium III) akan diasumsikan sebagai media homogen semi-tak terbatas dengan konduktivitas, dielektrik dan permeabilitas magnetik dan, masing-masing. Persamaan materi dan hukum Ohm dalam medium ini adalah sebagai berikut: (6) Massa jenis muatan listrik dalam medium III mengikuti persamaan yang mirip dengan (5), tetapi dengan ruas kanan nol. Oleh karena itu, dalam mode periodik stasioner. Waktu karakteristik pembentukan ekuilibrium adalah dengan urutan yang sama dengan Seperti ditunjukkan pada , kondisi batas pada batas I-II dan II-III memiliki bentuk yang sama untuk pergerakan air kecepatan rendah seperti untuk media stasioner. Yaitu pada perbatasan I-II :, (7) Pada perbatasan II-III :, (8) Kerapatan muatan permukaan dan tidak diketahui sebelumnya dan ditemukan saat menyelesaikan soal. 3. Gelombang permukaan dua dimensi Pertimbangkan gelombang permukaan dua dimensi yang merambat sepanjang sumbu (sumbu diarahkan vertikal ke atas, dan bidang bertepatan dengan permukaan air yang tidak terganggu). Kecepatan partikel cairan akan menjadi sebagai berikut:, (9) - kedalaman laut., dan dihubungkan oleh hubungan dispersi (10) , tergantung pada garis lintang tempat, dan - sudut antara arah perambatan gelombang dan proyeksi vektor pada bidang horizontal. Kami akan mencari solusi dari sistem (1) dalam bentuk Substitusi ekspresi ini menjadi (1), kami memperoleh: (11) (12) (13) (14) (15) ( () (16) ( (17) ( () (18) Persamaan (11)-(18) dapat dibagi menjadi dua kelompok: persamaan (11), (13), (16) dan (18) untuk komponen dan dan persamaan (12), (14), (15) dan (17 ) untuk komponen, U. Kami memecahkan persamaan kelompok kedua sebagai berikut dan dinyatakan dalam: dan persamaan untuk memiliki bentuk
5 ISSN Almanak Ilmu Pengetahuan dan Pendidikan Modern, 4 (59) di lingkungan II:, (21) (22) di lingkungan III:, (23) sistem ke dua persamaan untuk dan yang kita tulis dalam bentuk matriks: () () ( ) Memecahkan sistem ini, kami menemukan koefisien, dan melalui mana komponen medan elektromagnetik, dan diekspresikan. Dengan cara yang sama, kita selesaikan sistem persamaan (11), (13), (16) dan (18) untuk komponen, dan persamaan untuk memiliki bentuk Komponen dinyatakan dari (19). Memecahkan (25) dan menggunakan (23) dan (19) kita menemukan komponen dalam medium I: dalam medium II: (24) (25) (26) (27) dalam medium III: Menggunakan syarat batas (7) dan (8 ), kita peroleh: (28) Oleh karena itu dan. Jadi, pada ketiga media dan ( (29) ( (30) komponen memiliki diskontinuitas pada batas antara media, artinya terdapat muatan permukaan pada batas yang densitasnya ditentukan dari kondisi (7) dan ( 8): (batas I -II) (31) (batas II-III) (32) Maka dari solusi yang diperoleh bahwa komponen rapat arus dan sama dengan nol di ketiga media, yang konsisten dengan kondisi kekekalan muatan listrik. Komponen tidak sama dengan nol dan
6 198 Gramota Publishing House adalah urutan besarnya. Keberadaan muatan permukaan yang berubah-ubah secara periodik pada pandangan pertama bertentangan dengan kondisi: karena medium tidak superkonduktor, tidak ada arus permukaan, dan perubahan muatan permukaan hanya dapat dikaitkan dengan keberadaan komponen arus volume yang normal terhadap batas. . Nilai dari komponen ini akan didapatkan dari kondisi konservasi muatan, sehingga perbandingannya akan menjadi kira-kira untuk air laut dan frekuensi tipikal gelombang angin. Artinya, ketika membuang, kita tidak melampaui batas akurasi dengan persamaan konstitutif (2), (4) dan (6) dan kondisi batas (7) dan (8) dipertimbangkan. 4. Hasil dan Kesimpulan Perhitungan Jadi, untuk gelombang permukaan dua dimensi yang arahnya berubah-ubah relatif terhadap meridian magnetik, kami menghitung komponen medan magnet dan listrik di semua media, serta muatan listrik permukaan di bagian bawah dan bebas permukaan. Pengaruh sifat listrik dan magnet batuan dasar pada medan magnet yang disebabkan oleh gelombang memanifestasikan dirinya sebagai berikut. Beras. 1 Pada Gambar. Gambar 1 menunjukkan ketergantungan amplitudo komponen dan sama di atas permukaan (dalam satuan) pada periode gelombang untuk gelombang dengan amplitudo yang sama. Kurva 2 sesuai dengan kasus dasar non-magnetik dan non-konduktif (,), kurva 1 - kasus dasar non-magnetik konduktif (,), kurva 4 - kasus dasar non-konduktif magnetik (,), dan kurva 3 - untuk kasus dasar konduktif magnetik (,). Semua kurva dihitung untuk kasus Ternyata untuk setiap nilai periode gelombang, medan induksi secara monoton meningkat dengan pertumbuhan permeabilitas magnetik bagian bawah dan menurun dengan pertumbuhan konduktivitasnya. Ketergantungan medan magnet pada periode gelombang dapat tumbuh secara monoton atau maksimum, tergantung pada orientasi gelombang terhadap medan geomagnetik. Beras. 2
7 ISSN Almanak ilmu pengetahuan dan pendidikan modern, 4 (59) Gambar 2 menunjukkan ketergantungan medan magnet induksi (dalam satuan yang sama seperti pada Gambar 1) pada kedalaman laut (dalam kilometer) untuk gelombang dengan periode di ,. Kurva 1, 2, 3, dan 4 sesuai dengan nilai yang sama dengan 1, 2, 10, dan 100. Kesimpulan umum berikut dapat diambil dari hasil yang diperoleh: 1. Muatan listrik volumetrik tidak timbul baik di air laut maupun di batuan dasar konduktif dalam kasus gerakan potensial air laut. 2. Muatan listrik permukaan (30), (31) hanya ditentukan oleh komponen medan geomagnetik, amplitudo dan frekuensi gelombang, serta kedalaman laut dan tidak bergantung pada permeabilitas magnetik dan konduktivitas listrik batuan dasar dan air laut. 3. Komponen sepanjang punggungan dari medan magnet induksi adalah nol di semua media. 4. Komponen sepanjang punggungan dari medan listrik induksi sama dengan nol dalam pendekatan kuasi-statis, dan komponen dan, seperti muatan listrik permukaan, tidak bergantung pada sifat listrik dan magnetik air dan batuan dasar. 5. Untuk semua nilai kedalaman laut dan periode gelombang, besarnya medan magnet yang diinduksi meningkat secara monoton ke nilai batas yang terbatas dengan peningkatan permeabilitas magnetik batuan dasar dan menurun secara monoton dengan peningkatan konduktivitasnya. Referensi 1. Gorskaya E. M., Skrynnikov R. T., Sokolov G. V. Variasi medan magnet yang disebabkan oleh pergerakan gelombang laut di perairan dangkal // Geomagnetisme dan aeronomi S Guglielmi A. V. Gelombang elektromagnetik frekuensi ultra rendah di kerak bumi dan magnetosfer // UFN T S Sommerfeld A. Elektrodinamika. M., Savchenko V. N., Smagin V. P., Fonarev G. A. Masalah elektrodinamika laut. Vladivostok: VGUES, hal. 5. S. V. Semkin, V. P. Smagin, dan V. N. Savchenko, “Magnetic field of an infrasonic wave in a oceanic waveguide,” Geomagn. Generasi gangguan medan magnet selama ledakan bawah air // Izvestiya RAN. Fisika atmosfer dan kelautan TS Smagin VP, Semkin SV, Savchenko VN Medan elektromagnetik yang diinduksi oleh gelombang kapal // Geomagnetisme dan aeronomi TS Sretensky LN Teori gerakan fluida gelombang. M.: Nauka, hal. 9. Fonarev G. A., Semenov V. Yu. Medan elektromagnetik gelombang permukaan laut // Studi medan geomagnetik di perairan laut dan samudera. M.: IZMIRAN, S Fraser D. C. Medan Magnet Gelombang Laut // Geophys. Jurnal Royal Astron. Soc Vol P Larsen J. C. Medan Listrik dan Magnet yang Diinduksi oleh Pasang Laut Dalam // Geophys. Jurnal Royal Astron. Soc Vol. 16. P Pukhtyar L. D., Kukushkin A. S. Investigasi Medan Elektromagnetik yang Diinduksi oleh Gerakan Laut // Oseanografi Fisik Vol P Sanford T. B. Medan Listrik dan Magnet yang Diinduksi Secara Gerak di Laut // J. Geophys. Res Vol P Warburton F., Caminiti R. Medan Magnet yang Diinduksi Gelombang Laut // J. Geophys. Res Vol P Weaver J. T. Variasi Magnetik Terkait dengan Gelombang dan Gelombang Laut // J. Geophys. Res Vol P UDC 34 Yurisprudensi Victoria Vitalievna Sidorenko, Aigul Sharifovna Galimova Bashkir State University MASALAH EFISIENSI PENGGUNAAN WAKTU KERJA Waktu kerja merupakan kategori penting dalam pengorganisasian tenaga kerja di suatu perusahaan. Ini mewakili waktu di mana karyawan, sesuai dengan peraturan ketenagakerjaan internal dan persyaratan kontrak kerja, harus melakukan tugas-tugas ketenagakerjaan, serta periode waktu lain yang, sesuai dengan undang-undang dan tindakan hukum lainnya, terkait dengan waktu kerja. Waktu kerja adalah ukuran alami tenaga kerja, sementara ada sebagai kategori multifaset, karena Keadaan umum kesehatan dan aktivitas vital seseorang tergantung pada lamanya waktu kerja. Durasi dan intensitas waktu kerja secara langsung mempengaruhi lamanya waktu yang dibutuhkan seseorang untuk beristirahat untuk memulihkan kekuatan, mengeluarkan energi, memenuhi tanggung jawab keluarga untuk pengasuhan, dll. Oleh karena itu, kepatuhan ketat terhadap undang-undang tentang waktu kerja pada saat yang sama memastikan hak asasi manusia konstitusional yang paling penting - hak untuk beristirahat. Pengaturan waktu kerja menyelesaikan tugas-tugas penting seperti: menetapkan kemungkinan partisipasi warga negara dalam kerja sosial, memastikan perlindungan tenaga kerja, mengamati jaminan hak untuk beristirahat. Sidorenko V.V., Galimova A. Sh., 2012
Teori saluran transmisi Perambatan energi elektromagnetik di sepanjang sistem pemandu Sistem pemandu adalah saluran yang mampu mentransmisikan energi elektromagnetik dalam arah tertentu. Jadi kanalisasi
4. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK 4.. Persamaan gelombang dari gelombang elektromagnetik Dari persamaan Maxwell dapat disimpulkan bahwa medan elektromagnetik dapat ada tanpa muatan dan arus listrik. Pada
Center for Educational Quality Assurance Institute Nama Kelompok MODUL: FISIKA (ELEKTROMAGNETISME + osilasi DAN GELOMBANG (MODUL 5 DAN 6)) 1 Pernyataan yang benar 1) sifat kemagnetan magnet permanen disebabkan oleh
UDC 535.361 V. S. Gorelik dan V. V. Shchalev REFLEKSI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DARI ANTARMUKA DUA MEDIA DENGAN INDIKASI REFRAKTIF POSITIF DAN NEGATIF Hubungan baru untuk koefisien
Gelombang elektromagnetik. 1. Persamaan Diferensial Gelombang Elektromagnetik Sifat-Sifat Dasar Gelombang Elektromagnetik. 3. Energi gelombang elektromagnetik. Vektor Umov-Poining. 4. Radiasi dipol. satu.
I..3 Sifat dasar gelombang elektromagnetik. 1. Transversitas dan ortogonalitas dari vektor E r dan H r
UDC 539. 25 SOLUSI TEPAT MASALAH INTERAKSI GELOMBANG TIDAK HOMOGEN DENGAN BATAS DATA Kh.B. Tolipov Analisis karakteristik medan gelombang yang tersebar adalah masalah klasik geofisika, ultrasonik
PERTANYAAN STANDAR UNTUK PENGUJIAN (h.) Persamaan Maxwell 1. Sistem lengkap persamaan Maxwell untuk medan elektromagnetik berbentuk: Tunjukkan persamaan mana yang menghasilkan pernyataan berikut: di alam
MEKANIKA TERAPAN DAN FISIKA TEKNIK. UDC 551.466.3 TERHADAP TEORI GELOMBANG STATIONER PADA ALIRAN HORIZONTAL DENGAN PROFIL KECEPATAN LINEAR A. A. Zaitsev, A. I. Rudenko Atlantic
5 Gelombang terpandu Gelombang terpandu adalah gelombang yang merambat sepanjang arah tertentu Prioritas arah ditentukan oleh sistem pemandu 5 Sifat dan parameter utama gelombang terpandu
Induktansi kinetik muatan dan perannya dalam elektrodinamika klasik Mende F. F. Permeabilitas dielektrik dan magnetik media material adalah parameter fundamental yang disertakan
Desember 1992 Volume 162, 12 SUKSES DALAM ILMU FISIKA METODOLOGI CATATAN GANGGUAN KOMPONEN REAKTIF BIDANG ELEKTROMAGNETIK .А. Kolokolov, (Institut Fisika dan Teknologi Moskow, Alat Mesin Moskow
PEKERJAAN LABORATORIUM N o 2.11 PENENTUAN KECEPATAN PROPAGASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK MENGGUNAKAN SALURAN DUA KAWAT TUJUAN PEKERJAAN Maksud dari pekerjaan ini adalah mempelajari proses rambat gelombang elektromagnetik
Opsional Metode aproksimasi berurutan untuk menghitung medan elektromagnetik kuasi-stasioner (pertanyaan ini tidak ada dalam buku teks) Jika medan elektromagnetik berubah perlahan dalam waktu, maka persamaan
Safronov V.P. BIDANG ELEKTROMAGNETIK 2012. PERSAMAAN MAXWELL - 1 - Bab 17 BIDANG ELEKTROMAGNETIK Sistem empat persamaan Maxwell menggambarkan proses elektromagnetik secara lengkap. 17.1. PASANGAN PERTAMA
4 OSilasi DAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Rangkaian osilasi adalah rangkaian listrik yang terdiri dari kapasitor dan kumparan di mana proses osilasi pengisian kapasitor dimungkinkan.
Medan magnet konduktor bujursangkar dengan arus Informasi teoretis dasar Medan magnet. Karakteristik medan magnet Sama seperti di ruang sekitar muatan listrik stasioner,
1 KULIAH 21 Elektrostatika. Perlahan-lahan mengubah bidang. persamaan Poison. Solusi persamaan Poisson untuk muatan titik. Potensi medan sistem muatan. Intensitas medan listrik sistem muatan.
1 Tekanan dan momentum gelombang elektromagnetik Tekanan gelombang elektromagnetik pada permukaan konduktor ideal 1. Gelombang elektromagnetik, yang dipantulkan atau diserap benda, memberikan tekanan pada benda tersebut. Ini
KULIAH 21 Elektrostatika. Perlahan-lahan mengubah bidang. Kondisi bidang yang perlahan berubah. persamaan Poison. Solusi persamaan Poisson untuk muatan titik. Potensi medan sistem muatan. ketegangan
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK W09. POLARITON. Mari kita beralih ke pertimbangan fitur gelombang elektromagnetik di berbagai lingkungan. Kami akan menggunakan persamaan Maxwell yang terkenal dalam bentuk 1 B div D 0 rot E t (1)
Pelajaran 17 Topik: Gerak gelombang Gelombang elektromagnetik Tujuan: Persamaan gelombang harmonik berjalan Perpindahan, fase, vektor gelombang Energi gelombang Vektor Poynting-Umov Gelombang berdiri Teori singkat Gelombang
1 1 Kondisi quasi-stasioner medan
Khmelnik S.I. Solusi baru persamaan Maxwell untuk gelombang bola Daftar isi. Pengantar. Solusi persamaan Maxwell 3. Aliran energi 4. Pada gelombang longitudinal 5. Kesimpulan Lampiran Referensi Tabel
Gelombang Gelombang Kuliah Semester. Persamaan gelombang monokromatik bidang. persamaan gelombang. pertanyaan. Melambai. Gelombang depan. permukaan gelombang. Gelombang transversal dan longitudinal (contoh. Persamaan gelombang bidang.
TOPIK 16 PERSAMAAN MAXWELL 161 Arus perpindahan 162 Teori terpadu fenomena listrik dan magnet Maxwell Sistem persamaan Maxwell 164 Penjelasan teori elektrodinamika klasik 165 Kecepatan rambat
Topik: Hukum arus bolak-balik Arus listrik disebut gerakan teratur partikel bermuatan atau benda makroskopik Disebut arus variabel, yang berubah nilainya dari waktu ke waktu
1 7. Persamaan Maxwell dan gelombang elektromagnetik 7.1. Persamaan Maxwell Sejauh ini, kita telah mempelajari persamaan Maxwell dalam pecahan-pecahan kecil. Sekarang saatnya untuk menambahkan bagian terakhir dan menyatukan semuanya.
Elektrostatika PERTANYAAN STANDAR UNTUK UJI 1 (bagian 2) 1. Medan dibuat oleh benang bermuatan seragam tak terhingga dengan kerapatan muatan linier +τ. Tunjukkan arah gradien potensial di titik A. 2. Masing-masing dari
Ujian Kondisi pencocokan fase (Lanjutan) Hambatan ini dapat dilewati karena birefringence (dua indeks bias yang berbeda dalam kristal. Faktanya adalah bahwa dua
Singkatan: Odef F-ka F-la - Pr - contoh rumus kata definisi 1. Medan listrik 1) Sifat-sifat dasar muatan (daftar) 2) Hukum Coulomb (F-la, gambar) 3) Vektor listrik
LYCEUM 1580 (di Universitas Teknik Negeri Moskow dinamai N.E. BAUMAN) DEPARTEMEN "FUNDAMENTAL FISIKA", kelas 11, semester 3 TAHUN AJARAN 2018-2019 Opsi 0 Tugas 1. Menyiangi cincin luas S = 100 cm. .01
Teori medan elektromagnetik L17 Maxwell didasarkan pada ketentuan sebagai berikut 1. Setiap perubahan medan magnet menciptakan pusaran E di ruang sekitarnya. Setiap perubahan medan listrik (arus
Seminar 3 Gelombang Elektromagnetik Materi utama seminar disajikan dalam catatan kuliah tentang optik. Ini hanya poin tambahan
Kesalahan ANALISIS grup Lorentz dan Voronezh. Belyaev Viktor Grigorievich, pegunungan. cepat [dilindungi email] Anotasi. Penerapan transformasi koordinat apa pun ke persamaan Maxwell untuk membuktikan
Topik 3. Gelombang elektromagnetik dalam materi. P.1. EMW dalam substansi P.2. Penyebaran. P.3. EMW dalam zat konduktif P.4. Dispersi dan redaman EMW dalam dielektrik P.5. Polarisasi 1 P.1. EMW dalam soal Soal:
Pergerakan partikel bermuatan dalam medan listrik Informasi teoritis dasar A Gaya Coulomb sama dengan F QE bekerja pada muatan Q yang ditempatkan dalam medan elektrostatik dengan kekuatan E Jika kekuatan
Kuliah 5 Perambatan gelombang Pemantulan dan pembiasan bunyi k k sin k os
Jurnal elektronik "Prosiding MAI". Edisi 68 www.a.ru/scece/rudy/ UDC 537.87+6.37 Solusi masalah hamburan oleh badan silinder yang diperluas dari berbagai bagian Gigolo AI * Kuznetsov G. Yu.** Moskovsky
1 PEKERJAAN LABORATORIUM 38 MEMPELAJARI SIFAT GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK Tujuan praktikum ini adalah mempelajari sifat-sifat gelombang elektromagnetik dan metode indikasinya. Pengantar teoritis Maxwell terbukti secara teoritis (berdasarkan
Frekuensi Langmuir dan signifikansinya bagi fisika plasma Mende
OPSI 1 1. Mengenai medan listrik statis, pernyataan berikut ini benar: a) medan elektrostatik bekerja pada partikel bermuatan dengan gaya yang tidak bergantung pada kecepatan partikel, b) garis gaya
Kuliah 11 Rencana 1. Fenomena optik pada antarmuka antara media: pemantulan dan pembiasan cahaya terpolarisasi pada antarmuka .. Rumus Fresnel. 3. Efek pembuat bir. 4. Perubahan fase gelombang cahaya di
Fisika umum. keluarga 2 Kuliah 12 Gelombang elektromagnetik (lanjutan) Rencana kuliah: 1. Intensitas gelombang elektromagnetik. 2. Impuls gelombang elektromagnetik. 3. Gelombang elektromagnetik berdiri. 4. Radiasi
ILMU FISIKA DAN MATEMATIKA UDC 5.9 GELOMBANG ELEKTROCAPILAR GRAVITASI PERMUKAAN PADA LAPISAN KONDUKTOR CAIR Taktarov N.G. Egereva E.N. Universitas Negeri Mordovian, Saransk
29 Kondisi pada antarmuka antara dua media div(D) =
Kuliah 8 Gangguan kecil dalam gas Pertimbangkan propagasi gangguan kecil dalam medium Biarkan keadaan kesetimbangan medium dijelaskan oleh parameter p V dan penyimpangan dari nilai-nilai ini di setiap titik dalam ruang
Soal-soal ujian dasar untuk Bagian 2 Dasar. 1. Tegangan listrik Prinsip superposisi. 2. Potensial listrik 3. Fluks vektor tegangan. hukum Gauss. 4. Elektrostatik
1 Derivasi persamaan untuk gangguan aliran fluida 1.1 Gangguan dalam bentuk gelombang berjalan Mari kita tuliskan sistem persamaan gerak lengkap dari fluida kental yang tidak dapat dimampatkan, yang terdiri dari persamaan kontinuitas dan tiga persamaan
Bagian I. Masalah Invers VI Dmitriev. TENTANG KEUNIKAN SOLUSI MASALAH INVERSE TIGA DIMENSI PROBING ELEKTROMAGNETIK. Pengantar. Pertanyaan tentang keunikan solusi dari masalah invers merupakan komponen penting
Gelombang Elektromagnetik Keberadaan gelombang elektromagnetik secara teoritis diprediksi oleh fisikawan besar Inggris J. Maxwell pada tahun 1864. Maxwell menganalisis semua hukum yang diketahui saat itu
Bab 14 Persamaan Maxwell 115 Vortex Medan Listrik Medan magnet yang berubah terhadap waktu menghasilkan medan listrik E B yang sirkulasinya E dl B = E Bl dφ dl =, (1151) dt di mana E Bl adalah proyeksi
Persamaan Vlasov dalam konsep skalar-vektor potensial F. F. Mende Saat ini, persamaan Vlasov adalah persamaan dasar elektrodinamika plasma di mana medan elektromagnetik adalah self-consistent
Khmelnik SI Gelombang elektromagnetik dalam kawat arus bolak-balik Abstrak Solusi persamaan Maxwell untuk kawat arus bolak-balik diusulkan. Struktur arus dan aliran energi dipertimbangkan. Daftar Isi.
Efek kulit tidak mentolerir efek kulit I.4 Efek kulit 1 Analisis kualitatif Sekarang mari kita pertimbangkan fisika efek kulit. Jika ada arus konstan dalam konduktor homogen, maka rapat arus
Pemodelan fenomena fisis menggunakan sistem persamaan diferensial biasa. Deskripsi gerak dalam medan gravitasi menggunakan persamaan diferensial biasa Fenomena fisik dipertimbangkan
Kapasitor rangkaian osilasi terhubung ke sumber tegangan konstan untuk waktu yang lama (lihat gambar). Pada saat t = 0 sakelar K dipindahkan dari posisi 1 ke posisi 2. Grafik A dan B mewakili
UNIVERSITAS TEKNIK NEGARA MOSCOW DInamai SETELAH NE BAUMAN TAHAP AKHIR KOMPETISI ILMIAH DAN PENDIDIKAN OLIMPIADE "LANGKAH MENUJU MASA DEPAN" PADA KOMPLEKS MATA PELAJARAN "TEKNIK DAN TEKNOLOGI" PENDIDIKAN
Khmelnik SI Lebih lanjut tentang sifat magnet bumi Anotasi Sebuah hipotesis tentang sifat magnet bumi diusulkan dan dibahas. Daftar Isi. Pengantar. Gelombang elektromagnetik dalam kapasitor berbentuk bola 3. Magnetik
3. Kerja Laboratorium 21 STUDI BIDANG ELEKTROSTATIK Tujuan praktikum: 1) menyelidiki medan listrik kuasi-stasioner secara eksperimental, membuat gambar permukaan dan garis ekuipotensial
1. Dua muatan positif q 1 dan q 2 terletak di titik-titik yang berjari-jari vektor r 1 dan r 2. Carilah muatan negatif q 3 dan vektor berjari-jari r 3 dari titik di mana muatan tersebut harus ditempatkan sehingga gaya yang bekerja pada
Badan Federal untuk Pendidikan OU VPO Universitas Teknik Negeri Ural-UPI Induksi elektromagnetik. Persamaan Maxwell Pertanyaan untuk kontrol terprogram dalam fisika Ekaterinburg
KULIAH 9 Osilasi PLASMA Pada kuliah sebelumnya, eksitasi dasar telah dibahas dalam sistem yang berada dalam kesetimbangan termodinamika. Misalnya, ketika superfluiditas dan superkonduktivitas dipelajari,
- Khusus HAC RF01.04.03
- Jumlah halaman 155
Bagian I. GELOMBANG MAGNETIK-PLASMA PERMUKAAN LAMBAT PADA SEMIKONDUKTOR
Bab I. Landasan Teoritis Keberadaan Gelombang Elektromagnetik Permukaan
1.1. Struktur medan elektromagnetik di dekat permukaan semikonduktor yang termagnetisasi
1.2. Teori gelombang permukaan lambat
Bab II. metode eksperimen
2.1. Persyaratan untuk metode eksperimental
2.2. Prinsip umum metodologi
2.3. Pengaturan eksperimen
2.4. Tentang teknik pengukuran
2.5. Parameter sampel
Bab III. Mode gelombang perjalanan
3.1. Ide Eksperimen
3.2. Penyelidikan bentuk muka gelombang
3.3. Interferensi gelombang lambat
3.4. Sifat gelombang dasar
3.5. Pemantulan gelombang dari tepi bidang pemandu gelombang
3.6. Efisiensi eksitasi gelombang permukaan
3.7. Komunikasi gelombang dengan permukaan
Bab IV. Propagasi pandu gelombang PMW
4.1. Eksperimen yang menentukan
4.2. Pembentukan mode pandu gelombang
4.3. Wilayah Keberadaan Gelombang
4.4. Redaman gelombang permukaan lambat
4.5. Pengaruh Suhu pada Propagasi Gelombang
Bab V. Rezim Gelombang Berdiri
5.1. Diagram gerak gelombang
5.2. Planar Fabry-Perot resonator
5.3. Dispersi gelombang permukaan
5.4. Struktur medan gelombang
5.5. Polarisasi gelombang permukaan
5.6. Balok helikon
Bab VI. Perangkat berdasarkan PMW lambat
Bagian II. GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK PERMUKAAN DI AIR GARAM
Bab I. Tinjauan Analitis
1.1. Sejarah penelitian
1.2. Analisis hasil penelitian negatif
1.3. Kritik terhadap L.I. Mandelintamma
1.4. Tampilan modern dari Zenneck SEW 1.5 Properti dari gelombang Zenneck
Bab II. Pencarian gelombang eksperimental
2.1. metode eksperimen
2.2. Pengamatan gelombang Zenneck-Sommerfeld
2.3. Berdiri Pew di permukaan air yang datar
2.4. Eksperimen dengan gelombang berjalan
2.5. Divergensi radial gelombang permukaan
2.6. Struktur bidang vertikal
2.7. SEW emitor Zenneck
Bab III. Aplikasi Zenneck SEW
3.1. Eksperimen laboratorium berdasarkan lokasi
3.2. Tentang eksitasi SEW di permukaan laut
3.3. Eksperimen alami Hansen
3.4. Tentang metode percobaan alam
3.5. Komunikasi radio maritim
3.6. radar PEV
Kesimpulan Bagian II. Mengapa gelombang Zenneck tidak diamati dalam kondisi alami?
HASIL UTAMA
Daftar disertasi yang direkomendasikan
Fenomena gelombang elektromagnetik dalam plasma elektron terbatas dan tidak setimbang dari padatan 1998, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika Popov, Vyacheslav Valentinovich
Pengaruh Transformasi Resonansi Polarisasi Gelombang Elektromagnetik pada Struktur dengan Elektron Dua Dimensi Magnetik Plasma Aktif 2001, kandidat ilmu fisika dan matematika Teperik, Tatiana Valerievna
Propagasi dan Radiasi Gelombang Elektromagnetik pada Struktur Terbuka dengan Elektron Plasma Dua Dimensi dan Kisi Logam Berkala 1998, Kandidat Ilmu Fisika dan Matematika Polishchuk, Olga Vitalievna
Proses gelombang dan kontrol radiasi elektromagnetik dalam struktur pemandu dengan frekuensi dan dispersi spasial 2010, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika Sannikov, Dmitry Germanovich
Gelombang akustik dan spin dalam semikonduktor magnetik, superkonduktor, dan struktur berlapis 2009, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika Polzikova, Natalya Ivanovna
Pengantar tesis (bagian dari abstrak) pada topik "Jenis baru gelombang elektromagnetik permukaan dalam media penghantar"
Pada tahun 1873, James Clerk Maxwell merumuskan persamaan yang menyandang namanya dan meramalkan keberadaan gelombang elektromagnetik yang merambat dengan kecepatan cahaya. Dalam eksperimen klasik Heinrich Hertz, gelombang elektromagnetik diamati di ruang bebas. Hasil eksperimen ini dengan cepat mendapatkan ketenaran dan pengakuan di seluruh dunia. Tidak begitu sederhana, benar-benar dramatis, adalah sejarah penelitian gelombang elektromagnetik permukaan yang timbul pada antarmuka antara dua media dengan sifat dielektrik yang berbeda.
Konsep "gelombang elektromagnetik permukaan" (SEW) diperkenalkan ke dalam sains oleh Arnold Sommerfeld, ketika pada tahun 1899 ia mempertimbangkan masalah arus aksial dalam kawat lurus yang panjang dan memperoleh solusi untuk persamaan Maxwell, yang amplitudonya berkurang dengan cepat dengan jarak dari permukaan kawat. Solusi ini ditafsirkan olehnya sebagai SEW, mungkin dengan analogi dengan gelombang akustik permukaan Rayleigh. Dalam pengalaman, gelombang elektromagnetik permukaan tampaknya pertama kali diamati oleh R. Wood pada tahun 1902 selama hamburan elektron dalam lembaran logam tipis. Fenomena itu tidak dipahami pada waktu itu dan tetap dikenal sebagai "Anomali Kayu" sampai tahun 1960-an. Mengikuti A. Sommerfeld, ahli teori Jerman Kohn dan Uller menetapkan bahwa antarmuka datar antara dielektrik dan konduktor yang baik memiliki efek mengarahkan pada perambatan gelombang massal dan bahwa SEW dimungkinkan pada antarmuka datar antara media dengan kerugian rendah.
Pada tahun 1901, sebuah peristiwa bersejarah terjadi: Guglielmo Marconi membuat transmisi radio melintasi Samudra Atlantik pada frekuensi 30 kHz-. Penemuan menakjubkan ini menyebabkan refleksi pada mekanisme propagasi gelombang radio. Saat itu, keberadaan ionosfer bumi belum dapat diduga, sehingga kemungkinan terjadinya komunikasi radio jarak jauh akibat pantulan sinar radio dari ionosfer belum dibahas. Sebaliknya, disarankan bahwa jenis gelombang radio baru, gelombang permukaan (SW), bersemangat dalam eksperimennya.
Mungkin karena alasan ini, pada tahun 1907 mahasiswa pascasarjana Sommerfeld Jacek Zenneck mengambil klarifikasi masalah tersebut. Dia menunjukkan hubungan antara studi Kohn dan Uller dan pertanyaan tentang perambatan gelombang radio di atas permukaan bumi. Dalam mengembangkan hasil mereka, J. Zenneck menunjukkan bahwa dalam medium dengan tidak hanya kecil, tetapi juga kerugian besar, persamaan Maxwell dengan kondisi batas yang sesuai memungkinkan solusi yang dapat disebut gelombang permukaan diarahkan oleh antarmuka datar antara dua media:
P-vektor dari Hertz) 6 yaitu. adalah kombinasi dari dua gelombang bidang, salah satunya terlokalisasi di udara, yang lain di medium. Jika medium memiliki konduktivitas yang terbatas, maka a dan P adalah kompleks. Hubungan dispersi untuk SWs yang merambat sepanjang antarmuka antara media dengan permitivitas 8 dan e0 memiliki bentuk k k,
2 &0 O di mana k dan w adalah vektor gelombang dan frekuensi gelombang; ke - ?
CO C c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Gelombang itu "menempel" ke permukaan, kecepatan fasenya agak melebihi kecepatan cahaya dalam dielektrik dan tergantung pada sifat-sifat permukaan yang mendasarinya. Zenneck percaya bahwa medan pemancar nyata pada jarak yang jauh darinya akan terlihat seperti gelombang yang dia temukan. Namun, hanya kompatibilitas solusi bentuk di atas dengan persamaan elektrodinamika berikut dari karyanya, kemungkinan keberadaan SW, tetapi medan sama sekali tidak terhubung dengan antena, mis. titik utama masalah radiasi tidak diungkapkan.
Teori pertama yang ketat tentang perambatan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh dipol yang terletak pada antarmuka datar antara dua media homogen (bumi dan udara) diberikan oleh A. Sommerfeld dalam karya klasik tahun 1909. Sebuah langkah maju yang signifikan, yang dibuat olehnya, adalah bahwa dia tidak menganggap bumi sebagai konduktor yang ideal, tetapi atmosfer sebagai isolator absolut, dan menghubungkan masing-masing setengah dengan permitivitas dan konduktivitas terbatas tertentu.
Sommerfeld menunjukkan bahwa medan elektromagnetik yang dipancarkan oleh dipol dapat direpresentasikan sebagai jumlah gelombang permukaan dan gelombang tubuh. Dia percaya bahwa SW berlaku pada jarak yang jauh, dan dengan demikian dia membangun hubungan antara gelombang permukaan dan sumber radiasi. Dengan kata lain, dia menganggap itu membuktikan bahwa pada jarak jauh medan dari sumber titik adalah Zenneck SW. Konsep PV Zenneck, yang didukung oleh otoritas Sommerfeld, hampir diterima secara umum untuk waktu yang lama. Itu diterapkan pada interpretasi banyak fenomena anomali yang diamati selama perambatan gelombang radio, misalnya, yang disebut. "refraksi pantai" ketika gelombang berjalan di atas laut dipantulkan dari pantai.
Namun, mulai tahun 1919, dalam karya teoretis Weyl, Van der Pol, V.A. Fock, dan lainnya, kesimpulan ini ditentang dan diakui sebagai salah. A. Sommerfeld sendiri, menyadari ketidakakuratan dalam perhitungan, tidak menganggap konsep gelombang permukaan sebagai kesalahan. Perselisihan para ahli teori hanya dapat diselesaikan dengan eksperimen. Eksperimen semacam itu pertama kali dilakukan oleh Feldman pada tahun 1933, yang mempelajari perambatan gelombang radio di dekat permukaan bumi (sinar bumi) dan tidak menemukan SW. Barrow kemudian mencoba pada tahun 1937 untuk mendeteksi gelombang permukaan Zenneck dengan eksitasi gelombang radio di atas permukaan Danau Saint Neck di Negara Bagian New York dan juga gagal. Serangkaian eksperimen skala besar dilakukan di negara kita di bawah bimbingan Akademisi L.I. Mandelstamm dan N.D. Papaleksi. Selama beberapa tahun, dari tahun 1934 hingga 1941, medan radiasi antena radio konvensional dipelajari, perambatan gelombang radio di sepanjang permukaan bumi (di darat dan laut) dipelajari, tetapi gelombang Zenneck elektromagnetik permukaan tidak diamati. . Sejak itu, dalam radiofisika Rusia, pendapat telah ditetapkan dengan kuat bahwa tidak mungkin untuk membangkitkan gelombang ini dengan pemancar nyata, dan bahwa konsep gelombang permukaan Zenneck tidak sesuai dengan kenyataan fisik.
Situasi paradoks telah muncul: keberadaan gelombang elektromagnetik permukaan mengikuti persamaan Maxwell, tetapi tidak diamati dalam percobaan. Dengan demikian, validitas persamaan elektrodinamika dipertanyakan. Keinginan untuk menyelesaikan paradoks tersebut membuat penulis menetapkan tugas untuk melakukan penelitian mandiri di laboratorium. Hasil yang diperoleh menegaskan kebenaran Sommerfeld dan Zenneck dan menghilangkan kontradiksi.
Sebagai hasil dari peristiwa yang dijelaskan, minat pada gelombang elektromagnetik permukaan turun tajam, dan pada 40-50-an mereka praktis tidak dipelajari. Kebangkitan minat SEW terjadi pada 1960-an sehubungan dengan studi tentang interaksi radiasi dengan materi, terutama dengan padatan dan plasma. Stern dan Ferrell, tampaknya, adalah yang pertama menunjukkan bahwa puncak yang diamati di wilayah energi rendah selama hamburan inelastis elektron cepat dalam foil logam (anomali Wood) dapat dijelaskan dengan eksitasi plasmon permukaan pada antarmuka antara logam dan film oksida yang menutupinya. Eksperimen Powell mengkonfirmasi prediksi teori tersebut. Plasmon permukaan digambarkan oleh bagian atas kurva dispersi SEW yang terletak di dekat frekuensi plasma. (kurva 4 pada Gambar. 2)
Dalam beberapa tahun terakhir, gelombang elektromagnetik permukaan telah dipelajari secara teoritis dan diamati secara eksperimental di berbagai laboratorium di seluruh dunia. Dengan demikian, dua kesimpulan penting ditarik. Pertama, definisi yang jelas dari gelombang permukaan diberikan: itu adalah gelombang yang meluruh secara eksponensial saat bergerak menjauh dari permukaan tempat ia merambat. Distribusi medan gelombang adalah bukti terbaik dari karakter permukaannya. Kedua, ditunjukkan bahwa gelombang permukaan dapat dianggap sebagai mode karakteristik osilasi untuk permukaan tertentu. Eksitasi SW adalah masalah independen dan tidak boleh dikacaukan dengan kondisi keberadaan gelombang. Karena kecepatan fase SEW agak berbeda dari kecepatan cahaya di udara, ia dapat tereksitasi dengan bantuan gelombang tubuh hanya jika kondisi sinkronisme terpenuhi - perkiraan persamaan kecepatan fase, lebih tepatnya, persamaan komponen vektor gelombang dalam arah rambat. Oleh karena itu, tidak setiap emitor dapat membangkitkan gelombang permukaan. Menurut konsep teoretis modern, dua kasus dimungkinkan (Gbr. 1 dari karya)
Area keberadaan SEW Fano dan Zenneck
Zenneck 8 malam
1) nilai e-kompleks,0. Kemudian pada interface ada yang disebut. Gelombang Fano dengan kecepatan fase 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) kuantitas r-kompleks, c">-8o, c">0, .Sebuah gelombang Zenneck permukaan dengan kecepatan fase V>c muncul pada antarmuka datar (garis lurus 6 pada Gambar. 2). Sebelum pekerjaan kami, gelombang ini tidak diamati. Antarmuka (kurva 1 pada Gambar 1) antara daerah keberadaan Fano dan Zenneck ditentukan oleh persamaan s
0 e0 di mana 8=8" + 18"
Dalam transisi dari antarmuka datar ke antarmuka melengkung dengan radius kelengkungan kecil lebih kecil dari panjang gelombang, gelombang Zenneck berubah menjadi gelombang Sommerfeld. Yang terakhir dijelaskan oleh persamaan dispersi yang berbeda dan lebih rumit, yang mencakup fungsi Bessel dan Hankel silinder. Sekelompok peneliti berhasil membangkitkan gelombang SEW Zenneck-Sommerfeld dalam kisaran gelombang mikro di bawah kondisi laboratorium, membuktikan sifatnya yang dangkal dan mengukur karakteristik utamanya.
Tahap baru dalam studi SEW dalam plasma gas dan solid-state dikaitkan dengan memperhitungkan pengaruh medan magnet eksternal pada media konduktor. Dalam medan magnet, media penghantar menjadi girotropik, karakteristik baru muncul - frekuensi rotasi siklotron pembawa, yang mengarah pada perubahan sifat SEW yang diketahui (Gbr. 2). Plasmon permukaan (kurva 4 pada Gambar 2), misalnya, berubah menjadi magnetoplasmon dengan kecepatan fase yang sedikit lebih rendah (beberapa%). Namun, pengaruh medan magnet dianggap tidak terlalu signifikan.
Penulis secara eksperimental menetapkan (bersama dengan V.I. Baibakov) bahwa dalam medan magnet konstan, sifat elektrodinamik permukaan media penghantar berubah secara dramatis. Hal ini menyebabkan munculnya kelas gelombang elektromagnetik permukaan yang secara fundamental baru (kurva 1 pada Gambar 2). Mereka hanya ada di permukaan plasma magnet, mereka memiliki sifat unik dan menyebar dengan kecepatan fase jauh lebih rendah daripada kecepatan cahaya dalam ruang hampa, yang disebut gelombang magnetoplasma permukaan lambat (SMWs). Kadang-kadang dalam literatur disebut helikon permukaan atau gelombang Baibakov-Datsko.
Spektrum eksitasi elektromagnetik permukaan PMW 1-lambat; 2-ringan dalam dielektrik; 3-Langmuir gelombang-plasmon curah; Plasmon 4-permukaan dalam plasma (polariton dalam dielektrik, magnon dalam magnet); Fano 5-gelombang; gelombang 6-Zenneck;
Disertasi ini terdiri dari dua bagian, bagian pertama dikhususkan untuk memperlambat gelombang magnetoplasma permukaan pada semikonduktor, bagian kedua dikhususkan untuk gelombang elektromagnetik permukaan dalam air asin. PMW lambat dalam padatan ditemukan oleh kami pada tahun 1971. Selama mereka
Sebuah studi 10 tahun telah mengembangkan teknik untuk eksitasi, pemisahan dari medan campuran, identifikasi dan pengukuran karakteristik utama gelombang elektromagnetik permukaan dalam kondisi laboratorium. Hal ini memungkinkan di tahun-tahun berikutnya untuk membuktikan secara eksperimental keberadaan gelombang permukaan elektromagnetik Sommerfeld-Zenneck.
PMV lambat di 1p8b
Teori SMW lambat dalam plasma semikonduktor dikembangkan setelah penemuan eksperimental mereka. Keberadaan dan sifat gelombang magnetoplasma permukaan lambat mengikuti dari solusi persamaan Maxwell yang ditulis untuk media konduktor terbatas dengan kondisi batas yang sesuai dan dijelaskan oleh persamaan dispersi orde keempat. Teori fenomena dibangun oleh sekelompok ahli teori Kharkov di bawah kepemimpinan V.M. Yakovenko. Ketentuan utamanya adalah sebagai berikut.
Dalam medan magnet konstan, sifat elektromagnetik semikonduktor adalah anisotropik. Jika vektor medan magnet H diarahkan sepanjang sumbu Ob, maka permitivitas medium digambarkan oleh tensor girotropik 0
XX xy 0 xy yy
0 0 di mana komponen off-diagonal sesuai dengan arus Hall frekuensi tinggi.
Dalam semikonduktor dalam medan magnet konstan, ada dua gelombang elektromagnetik massal (antihelikon biasa dan helikon luar biasa, yang berbeda dalam arah yang berlawanan dari polarisasi melingkar) dengan karakteristik propagasi yang berbeda. Pada frekuensi yang jauh lebih rendah daripada frekuensi tumbukan pembawa V, serta plasma Yup dan siklotron coc.(co « Wp, coc, V) di bawah kondisi V ~ coc, gelombang luar biasa memiliki sedikit redaman, dan semikonduktor berubah menjadi menjadi media transparan bagi mereka dengan indeks bias efektif yang besar. Namun, tak satu pun dari gelombang ini dapat menjadi permukaan, karena mereka tidak memenuhi kondisi batas pada permukaan semikonduktor, yang terdiri dari kontinuitas komponen vektor kekuatan medan magnet gelombang pada antarmuka antara media. Kondisi ini dipenuhi untuk superposisi gelombang biasa dan gelombang luar biasa, yang membentuk gelombang magnetoplasma permukaan pada antarmuka
11 dari dua jenis: cepat (y ~ c), yang, tanpa adanya medan magnet eksternal, berubah menjadi gelombang elektromagnetik permukaan yang diketahui (plasmon permukaan) dan PMW lambat (y - c), yang tidak ada tanpa medan magnet .
Biarkan semikonduktor menempati setengah ruang y<0 и граничит с вакуумом. Тогда, при условиях у « С0С; С22| » |8ху| » |£хх|:
8 XX £ 22 xy dispersi dan daerah keberadaan gelombang lambat ditentukan oleh hubungan
2 2 SOP di [£yy (1 + BS 2 in) + 218ux BS in
Setelah disederhanakan (2) berbentuk = k2Nps 2 me
I0.ush@< О где 3 = а затухание:
A co (ku ~ k *) exu co y L, 2 yy
5) sudut antara medan magnet H 0 dan vektor gelombang dua dimensi k pada bidang antarmuka, X2 ~ komponen vektor gelombang dalam medium, frekuensi bersama, kecepatan c cahaya dalam ruang hampa, konsentrasi n pembawa muatan utama dalam semikonduktor, muatan e-elektron.
Relasi (2a) menunjukkan bahwa PMW lambat memiliki hukum dispersi kuadratik, relasi (3) - bahwa perambatan gelombang sepanjang medan magnet tidak mungkin, mis. gelombangnya miring dan hanya ada di dua sektor sempit. Hubungan (4) berarti gelombang tidak timbal balik (searah) terhadap arah
12 medan magnet permanen. Gelombang magnetoplasma permukaan lambat dapat terjadi pada media berikut:
1) dalam semikonduktor komponen tunggal dengan konsentrasi pembawa yang relatif rendah, ketika arus bias lebih besar dari arus konduksi;
2) dalam plasma satu komponen padat (arus perpindahan kecil) dari benda padat dengan massa pembawa anisotropik; ini diamati, misalnya, dalam semikonduktor multi-lembah;
3) dalam plasma satu komponen padat dengan elektron magnet dan lubang non-magnet.
Skema wilayah keberadaan SMW lambat dalam semikonduktor tertentu, indium antimonide, ditunjukkan pada Gambar. 3. X
Gbr.3. Wilayah teoritis keberadaan gelombang permukaan lambat di antimonida indium (tampilan atas permukaan semikonduktor). e1 = 45 °-60 °, e2= 135 °-150 °. Panah keriting menunjukkan arah medan magnet
Kami telah secara eksperimental menemukan PMW lambat dan mempelajarinya dalam indium antimonide, semikonduktor dengan mobilitas pembawa tinggi (hingga l
77000 cm/V.sec pada T=300), terutama pada suhu kamar, dalam rentang frekuensi 10 MHz - 2 GHz dan dalam medan magnet hingga 30 kOe. Metode eksperimental yang dikembangkan oleh penulis memungkinkan untuk membangkitkan dan menerima gelombang lambat, untuk mempelajari sifat-sifatnya dalam berbagai mode propagasi:
Gelombang berdiri (resonator datar Fabry-Perot);
pemandu gelombang;
Sebuah gelombang bidang bepergian pada permukaan bebas.
Dalam urutan inilah eksperimen berlangsung tepat waktu. Masing-masing mode ini memungkinkan untuk menentukan karakteristik gelombang yang tidak dapat diperoleh dengan cara lain, repro
13 percaya dan melengkapi orang lain. Bukti eksperimental keberadaan kelas baru gelombang elektromagnetik permukaan direduksi menjadi fakta-fakta berikut.
Alam keberadaan.
Gambar 8 menunjukkan diagram salah satu percobaan di mana gelombang berjalan di sepanjang permukaan bebas diamati. Ketergantungan kekuatan sinyal RF yang melewati permukaan semikonduktor pada orientasi medan magnet ditunjukkan pada Gambar.20. Dapat dilihat bahwa ada dua arah yang berbeda pada permukaan semikonduktor termagnetisasi, di mana transmisi sinyal terbesar diamati. Arah ini bertepatan dengan sektor domain teoritis keberadaan PMW lambat.
kelambatan gelombang.
Jenis gelombang yang merambat di sepanjang permukaan dalam arah tertentu yang dipilih, pada sudut tertentu terhadap medan magnet, dicatat (Gbr. 18). Perbandingan panjang X dengan panjang gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang sama dalam ruang hampa X0 menunjukkan bahwa 103 R yaitu. X « X0 dan gelombangnya lambat.
Penyebaran
Dengan mengukur ketergantungan panjang gelombang pada frekuensi dan kekuatan medan magnet, ditemukan bahwa dispersinya adalah kuadrat dan bertepatan dengan yang teoretis, ditentukan oleh hubungan (2); kurva dispersi ditunjukkan pada Gambar. 43. Dispersi tergantung pada besarnya medan magnet, yaitu gelombangnya adalah magnetoplasma.
Non-timbal balik
Banyak percobaan telah menetapkan bahwa gelombang lambat memiliki propagasi searah, yang dikonfirmasi, khususnya, oleh Gambar 17, 20. Perambatan searah juga diamati dalam mode perambatan pandu gelombangnya (Gbr. 31). Mode pandu gelombang terbentuk ketika permukaan semikonduktor dibatasi oleh tepi paralel yang normal terhadap medan magnet. Dalam hal ini, gelombang merambat melintasi bidang.
Koneksi permukaan
Arah perambatan gelombang ditentukan secara unik tidak hanya oleh orientasi medan magnet luar, tetapi juga oleh orientasi normal ke permukaan semikonduktor. Efek "kemelekatan pada permukaan" ini dengan jelas dimanifestasikan ketika gelombang dieksitasi pada bidang pelat antimonida indium yang dimagnetisasi sejajar dengan bidangnya. Pola arah rambat gelombang pada bidang pelat yang direkam dalam percobaan ditunjukkan pada Gambar. 28. Gelombang tereksitasi pada bidang atas dan bawah sesuai dengan orientasi normal pada bidang-bidang ini berjalan dalam arah yang berlawanan satu sama lain.
Struktur transversal medan gelombang
Distribusi medan ditunjukkan pada Gambar 44. Dapat dilihat bahwa medan gelombang permukaan jatuh pada kedua sisi permukaan semikonduktor, namun maksimumnya tidak pada permukaan, tetapi bergeser jauh ke dalam medium. Distribusi amplitudo seperti itu tidak biasa untuk gelombang permukaan dan gelombang lain dari jenis ini (gelombang elektromagnetik permukaan cepat, gelombang kapiler gravitasi pada permukaan cairan, gelombang akustik permukaan) tidak diamati. Pergeseran medan gelombang maksimum di bawah permukaan semikonduktor disebabkan oleh kekhasan perambatan gelombang elektromagnetik dalam medium gyrotropic dan dijelaskan oleh interferensi dua gelombang parsial yang ada di sebagian besar semikonduktor (biasa dan luar biasa). ) dan memiliki tingkat peluruhan medan yang berbeda jauh ke dalam semikonduktor, dan berada dalam antifase pada permukaannya.
redaman
Untuk antimonida indium asli pada suhu kamar dan dalam medan magnet 18 kOe, redamannya adalah 2,7 dB, atau 1,35 kali amplitudo per panjang gelombang. Pada kondisi yang sama, panjang gelombang dalam arah medan magnet adalah ~7 mm (dalam arah rambat X-5 mm), sehingga redaman per satuan panjang kira-kira 0,4 dB/mm, atau dua kali amplitudo pada jarak 10mm. Untuk PMW lambat, redaman per panjang gelombang adalah konstan dan tidak bergantung pada frekuensi.
Polarisasi
Transmisi maksimum sinyal di atas permukaan sampel (Gbr. 46) diamati ketika radiator dipasang yang membangkitkan gelombang TE (komponen H medan adalah normal ke permukaan), yang sesuai dengan teori PMW . Sebenarnya, gelombang terpolarisasi secara elips.
Signifikansi ilmiah dan praktis dari hasil yang diperoleh terletak pada kenyataan bahwa spektrum osilasi elektromagnetik permukaan yang diketahui dari rentang frekuensi optik (plasmon, polariton, magnon) dilengkapi dengan dua cabang baru: gelombang magneto-plasma permukaan lambat dan gelombang cepat. Gelombang Sommerfeld-Zenneck, ditemukan dalam rentang HF dan gelombang mikro, yang membuka arah penelitian HF baru dalam elektrodinamika permukaan.
Atas dasar PMW lambat, metode baru untuk mempelajari permukaan media penghantar (logam, semikonduktor, plasma), metode untuk menentukan parameter semikonduktor, mendiagnosis plasma keadaan padat, serta jenis baru sensor medan magnet, teknik radio perangkat untuk berbagai keperluan, perangkat microwave solid-state aktif dan magnetoplasma TWT dapat dibuat. , elemen terkontrol dari sistem pemrosesan informasi optik planar.
Pentingnya penelitian melampaui fisika keadaan padat. Kondisi yang menguntungkan untuk propagasi gelombang magnetoplasma lambat ada di ionosfer bumi. Dalam kasus deteksi eksperimental mereka, PMW dapat digunakan untuk penelitian dan pengaruh aktif pada ionosfer bumi, serta untuk membuat saluran komunikasi radio tambahan.
Sebuah prioritas
Setiap fenomena fisik baru harus didiskusikan dan diakui oleh komunitas ilmiah, sehingga tepat untuk memberikan informasi tentang prioritas dan pengakuannya di Rusia dan luar negeri.
Kemungkinan keberadaan PMW lambat secara teoritis dibuktikan dalam artikel oleh S.I. Khankina dan V.M. Yakovenko "Tentang eksitasi gelombang elektromagnetik permukaan dalam semikonduktor", yang diterima oleh editor jurnal Solid State Physics pada 19 Juli 1966. . Penemuan eksperimental gelombang lambat oleh V.I. Baibakov dan V.N.
Setelah penerbitan karya-karya utama kami, muncul artikel-artikel yang menyinggung prioritas dan signifikansi fenomena baru tersebut. Misalnya, dalam sebuah artikel oleh Fly-v dan Kuin, dicatat bahwa "Baibakov dan Datsko mempresentasikan hasil eksperimen yang menunjukkan bahwa gelombang permukaan frekuensi rendah baru ada dalam plasma lubang elektron HnSb pada suhu kamar"; A.B.Davydov dan V.A.Zakharov menunjukkan prioritas S.I.Khankina dan V.M.Yakovenko dalam teori, V.I.Baybakov dan V.N.Datsko dalam studi eksperimental jenis gelombang permukaan baru. Dalam artikel oleh E.A. Kaner dan V.M. Yakovenko dalam jurnal "Advances in Physical Sciences" dicatat bahwa gelombang helikon permukaan
16 dikenal dalam pekerjaan baru-baru ini ditemukan secara eksperimental oleh Baibakov dan Datsko dalam antimonida indium.
Dalam literatur ilmiah, pertanyaan tentang keandalan fenomena yang ditemukan juga dibahas secara luas; dalam diskusi, keandalan terbukti. Konfirmasi eksperimental independen adalah karya G. Ruybis dan R. Tolutis.
Gelombang elektromagnetik permukaan pada air asin
Setiap sumber medan elektromagnetik nyata yang terletak di antarmuka antara dua media membangkitkan gelombang permukaan dan gelombang curah, dan pemisahannya ternyata menjadi masalah eksperimental yang sulit. Dalam percobaan kami, SEW diamati di bawah kondisi laboratorium di permukaan air dengan salinitas yang berbeda (terutama 35%o) dalam rentang frekuensi 0,7-6,0 GHz. Metode eksitasi dan studi gelombang permukaan berdiri dan berjalan yang dikembangkan sebelumnya telah diterapkan.
Dalam mode gelombang berdiri, gelombang Sommerfeld-Zenneck (modifikasi silinder dari Zenneck SW datar) pertama kali diamati pada kolom air asin yang ditempatkan di antara dua lembaran logam, yang merupakan resonator Fabry-Perot datar. Dispersi dan distribusi transversal bidang diukur, dengan jelas menunjukkan sifat permukaannya. Gelombang elektromagnetik permukaan juga dipelajari pada permukaan air yang datar dalam resonator dari dua pelat paralel datar yang direndam dalam air di bawah kondisi resonansi dimensionalnya. Dalam hal ini, pemisahan SW dari bidang curah dilakukan dan struktur amplitudonya diukur.
Dalam mode gelombang berjalan, menggunakan emitor yang dirancang khusus, dimungkinkan untuk merobek radiasi volume dari permukaan dan mengarahkannya ke atas pada sudut yang besar ke cakrawala, sehingga membebaskan PW dari campuran medan volume. Dalam radiasi sumber seperti itu yang terletak di atas permukaan air, keberadaan gelombang yang merambat di sepanjang permukaan dicatat, amplitudonya berkurang dengan jarak p dari emitor, yang sesuai dengan divergensi SW yang tereksitasi oleh aksial sumber simetris. Pengukuran struktur vertikal medan dalam gelombang ini menunjukkan bahwa medan menurun secara eksponensial dengan jarak dari permukaan, dan ketergantungan yang diukur dari ketinggian lokalisasi pada frekuensi dan salinitas air ternyata sesuai dengan perhitungan teoritis.
Analisis hasil satu-satunya percobaan yang kami ketahui (Hansen, AS, 1974) tentang perambatan medan elektromagnetik dengan rentang dekameter (5-30 MHz), yang dirangsang oleh antena khusus, di atas permukaan laut sepanjang 237 km perjalanan panjang telah dilakukan. Tidak seperti Hansen, yang menemukan anomali yang tidak dapat dijelaskan dalam propagasi medan elektromagnetik, kami menyimpulkan bahwa dalam eksperimennya campuran gelombang tubuh dan permukaan tereksitasi, dan jalur itu sendiri memilih gelombang yang lebih sedikit redamannya. Kami telah menunjukkan bahwa pada frekuensi di bawah frekuensi kritis tergantung salinitas tertentu (15 MHz dalam kasus Hansen), Zenneck SW melemahkan jauh lebih lemah daripada balok tanah. Akibatnya, pada frekuensi di atas 15 MHz, propagasi medan elektromagnetik terjadi oleh sinar terestrial, dan pada frekuensi di bawah 15 MHz, dalam bentuk Zenneck SW, yang menjelaskan anomali tersebut. Data tentang redaman SW relatif yang diperoleh dari pekerjaan Hansen sesuai dengan hasil pengukuran laboratorium kami sendiri.
Mengamati dan mengidentifikasi gelombang Zenneck di laboratorium adalah langkah pertama dalam mempelajari fenomena ini. Langkah selanjutnya adalah mempelajarinya secara in vivo. Kami telah mempertimbangkan berbagai aspek propagasi PW di atas permukaan laut (kelengkungan bumi, efek gelombang) dari sudut pandang kemungkinan menciptakan saluran komunikasi radio jarak jauh baru dan radar pada gelombang permukaan Zenneck.
Materi disertasi disajikan dalam urutan berikut.
Bagian I. RMW lambat dalam semikonduktor
Dalam Bab I, spektrum gelombang elektromagnetik normal pada permukaan semikonduktor termagnetisasi dipertimbangkan dan teori gelombang magnetoplasma permukaan lambat disajikan.
Bab II menjelaskan teknik eksperimen, setup eksperimen, dan parameter sampel.
Dalam Bab III, gelombang berjalan sepanjang permukaan bebas diselidiki, daerah keberadaannya ditemukan, bentuk gelombang, nonresiprositas rambat dan ketergantungan panjang pada sudut antara arah rambat dan orientasi magnet. medan terbentuk, gelombang permukaan dan helikon bawah permukaan dipisahkan.
Bab IV dikhususkan untuk gelombang permukaan dalam struktur terbatas (mode propagasi pandu gelombang). Daerah keberadaan gelombang dalam medan magnet ditetapkan, redaman dan efek suhu pada karakteristik propagasi diukur, dan nonreciprocity yang diucapkan dan unidirectionality propagasi gelombang sehubungan dengan medan magnet ditunjukkan.
Bab V menyajikan hasil studi dalam mode gelombang berdiri di permukaan resonator Fabry-Perot. Skema gerakan gelombang dipertimbangkan, strukturnya, dispersi dan kecepatannya ditentukan. Pengaruh konsentrasi yang tidak biasa dari medan gelombang curah, pembentukan berkas helikon di sebagian besar semikonduktor, ditemukan dalam proses mempelajari PMW lambat, dijelaskan.
Dalam Bab VI, 12 perangkat teknik radio diusulkan yang dapat dibuat berdasarkan gelombang magnetoplasma permukaan lambat.
Bagian II Gelombang elektromagnetik permukaan pada air asin
Dalam bab I, analisis kerja pada gelombang elektromagnetik permukaan tanpa medan magnet diberikan: poin-poin penting yang fundamental dari teori A. Sommerfeld diberikan; konsep teoritis L.I. Mandelyptamm dipertimbangkan secara kritis; pandangan modern dari gelombang elektromagnetik permukaan disajikan; sifat utama dari gelombang Zenneck dijelaskan.
Tesis serupa dalam "Radiofisika" khusus, 01.04.03 kode VAK
Eksitasi elektromagnetik dalam konduktor dengan struktur pita anisotropik 1984, Kandidat Ilmu Fisika dan Matematika Savinsky, Sergey Stepanovich
Pola pembentukan struktur mikro dan nano yang dipesan dalam media kental pada eksitasi laser dari mode polariton permukaan 1999, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika Soloviev, Oleg Viktorovich
Kesimpulan disertasi pada topik "Radiofisika", Datsko, Vladimir Nikolaevich
HASIL UTAMA
1 Telah dibuktikan bahwa dalam medan magnet pada antarmuka antara media seperti plasma dan dielektrik, terdapat gelombang elektromagnetik permukaan (y"c) yang lambat.
2 Spektrum osilasi elektromagnetik permukaan dilengkapi dengan cabang frekuensi rendah: gelombang magnetoplasma lambat terdeteksi dan dipelajari dalam antimonida indium pada 200-400 K, dalam rentang HF dan gelombang mikro dan dalam medan magnet hingga 30 kOe. Area keberadaan yang mapan; penyebaran; kecepatan fase dan redaman, struktur medan melintang; polarisasi.
3 Telah ditemukan bahwa dalam semikonduktor termagnetisasi, helikon massal di dekat permukaan berubah menjadi gelombang permukaan semu.
4 Metode eksperimental untuk mempelajari magnetoplasma lambat permukaan dan gelombang elektromagnetik cepat pada permukaan media penghantar telah dikembangkan.
5 Fenomena "tusuk elektromagnetik" ditemukan: di piring antimonida indium, ditempatkan di medan magnet yang normal pada bidangnya, medan elektromagnetik gelombang mikro merambat dalam volume dengan eksitasi tidak homogen dalam bentuk gelombang dengan anomali medan terkonsentrasi yang berbeda dari helicon yang dikenal.
7 Usulan 12 perangkat berdasarkan gelombang magnetoplasma permukaan lambat, menerima dua sertifikat hak cipta.
Harap dicatat bahwa teks ilmiah yang disajikan di atas diposting untuk ditinjau dan diperoleh melalui pengakuan teks asli disertasi (OCR). Dalam hubungan ini, mereka mungkin mengandung kesalahan yang terkait dengan ketidaksempurnaan algoritma pengenalan. Tidak ada kesalahan seperti itu dalam file PDF disertasi dan abstrak yang kami kirimkan.
