2. Лекция 10

   1. Распространение между двумя проводящими плоскостями

Прежде чем перейти к детальному рассмотрению направляющих систем, следует рассмотреть простейшую направляющую систему, представляющую собой бесконечную металлическую плоскость. В сее помощью становится возможным отделить одно полупространство от другого. Сейчас мы рассмотрим процессы, происходящие при наклонном падении плоской электромагнитной волны на идеально проводящую металлическую плоскость. При этом будет определяться результат интерференции падающей и отраженной волн. Существенным будет являться векторный характер электромагнитного поля.

2. Падение плоской волны с параллельной поляризацией

Будем полагать, что на идеально проводящую поверхность под некоторым углом падает монохроматическая волна. Предположим также, что верхнее полупространство представляет собой вакуум, т.е. однородную среду с проницаемостями,. На рисунке изображены мгновенные положения последовательности волновых фронтов падающей волны, отстоящих друг от друга на половину длины волны. Ясно, что фазы поля в них отличаются при этом на. Взаимная ориентация векторови, обозначенная на волновых фронтах, соответствует принятому направлению вектора Пойнтинга.

Известно, что граничные условия на поверхности идеального проводника заключаются в равенстве нулю тангенциальной составляющей электрического вектора на границе раздела. Выполнение данного условия возможно лишь при наличии отраженной волны.

9. −Падение плоской электромагнитной волны с параллельной поляризацией на идеально проводящую плоскость

На рисунке Рисунок 9 построена система поверхностей равных фаз для отраженной волны, векторы поля которой обладают следующими свойствами:

1. Амплитуды исовпадают с амплитудамиисоответственно:и, поскольку потери в идеальном проводнике отсутсвуют и модуль коэффициента отражения равен единице при любом угле падения.

2. Направление согласовано с направлениемтаким образом, что на границе раздела тангенциальная составляющая суммарного электрического вектораравна нулю.

3. Взаимная ориентация векторов иобусловлена указанным на рисунке направлением вектора Пойнтинга, который перпендикулярен поверхности равных фаз отраженной волны.

Проведем теперь векторное сложение полей падающей и отраженной волны в узлах образующейся сетки волновых поверхностей. Результат его представлен на рисунке, причем могут быть сделаны следующие выводы:

1. Силовые линии суммарного магнитного поля имеют вид бесконечных нитей, направленных параллельно оси ; в некоторых узлах сетки магнитное поле полностью компенсируется.

2. Векторы лежат в плоскости, причем ориентация этих векторов меняется непрерывно от точки к точке.

10. −Результирующая картина силовых линий поля при падении плоской волны с параллельной поляризацией

Полученная картина векторной интерференции позволяет построить эскиз силовых линий результирующего волнового процесса. Для этого, например, силовые линии поля должны быть построены так, чтобы результирующие векторы в узлах сетки были бы к ним касательны.

Следует принять во внимание, что рассматривались лишь те волновые фронты, в пределах которых мгновенные значения векторов поля максимальны. Если произвести более детальное построение, включив в рассмотрение волновые фронты с промежуточными значениями фазы, то получим окончательную картину силовых линий, изображенную на рисунке. Здесь графически показано постепенное изменение напряженностей поля в пространстве.