Следствием
условия (10.39) является , поэтому имеем
.
В
среде с потерями это равенство выполняется только при условии , что и доказывает единственность решения
внутренней задачи. В среде без потерь однозначности решения не будет, так как
возможно выполнение равенства
при
.
В случае внешних задач электродинамики ищется решение системы (10.36), (10.37) вне некоторых объемов (Рис.10.4), на поверхности которых задаются граничные условия
Внешнюю
задачу можно свести к внутренней задаче, если ввести поверхность бесконечно большого радиуса. На
поверхности
задается граничное условие
которое называется условием излучения. Это условие в средах с потерями выполняется за счет экспоненциального убывания полей. Доказательство утверждения единственности внешней задачи далее проводится так же как и для внутренних задач. При решении задач в средах без потерь можно ввести малые потери, построить решение, а затем в этом решении сделать предельный переход к среде без потерь.
10.9. Отражение плоских волн от плоской границы раздела. В однородной и безграничной среде могут распространяться плоские монохроматические волны. Если среда неоднородна, то монохроматические волны в ней, вообще говоря, уже не являются плоскими. Существует важный случай, когда и в неоднородной среде могут распространяться плоские монохроматические волны. Это случай двух однородных полу - бесконечных сред, соприкасающихся вдоль плоской границы. Рассмотрим такой случай.
Плоские
волны удовлетворяют уравнениям Максвелла внутри каждого из полупространств,
заполненных однородной средой с параметрами и
(Рис.10.5). Поэтому вопрос сводится к
тому, как удовлетворить граничным условиям на поверхности раздела сред и на
бесконечности. Пусть плоская волна падает на границу из среды
под углом
к
вертикальной оси
В среде
появляется
отраженная волна , которая идет в направлении
под
углом
к оси
В среде
возникает преломленная волна, идущая в
направлении
под углом
к оси
На Рис.10.5 сплошными линиями изображена
ситуация (ниже этот случай назовем ситуация №1),когда в среде
компонента вектора фазовой скорости
имеет тот же знак, что и компонента
вектора скорости переноса энергии
. В этом случае энергия
переносится в область
волной, уходящей в сторону
. Однако существуют среды, у которых
(назовем этот случай ситуацией №2). В этом
случае волна, уносящая энергию в область
, должна
приходить по фазе из области
к границе раздела сред.
Эта волна на Рис.10.5 изображена пунктирными стрелочками.
Плоскую электромагнитную волну можно разбить на две
волны в олны с разной поляризацией), распространяющиеся независимо друг
от друга. Введем понятие плоскость падения волны как плоскость ,
проходящую через ось и через вектор,
характеризующий направление
распространения падающей плоской волны. Ось
проведем
в плоскости падения (ось
перпендикулярна
плоскости падения). Волной вертикальной поляризации назовем волну, у которой
. Волна горизонтальной поляризации имеет
. Коэффициенты отражения и преломления
(прохождения) этих волн различаются. Рассмотрим подробно задачу о волне
горизонтальной поляризации.
Электрическое поле падающей волны запишем в виде
,
где
,
-
волновое число в первой среде,
. Отраженную от границы волну опишем
соотношением
,
где
- коэффициент отражения волны
горизонтальной поляризации,
,
. Во второй среде будет преломленная волна
,
где
- коэффициент преломления,
.
На
Рис.10.5вектор для ситуаций №1 и№2 изображен
соответственно сплошной и пунктирной линиями.
При написании представлений для отраженной и преломленной волн использованы соображения:
1).
Поскольку падающее поле не зависит от координаты ,свойства
среды также не зависят от
, то отраженная и
преломленная волны не зависят от этой координаты.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.