При
глубина проникновения
, но с ростом
она
уменьшается.
В
заключение рассмотрим вопрос о среднем за период потоке энергии во второй среде
при условии полного внутреннего отражения. В преломленной волне горизонтальной
поляризации имеется электрическое поле и две
компоненты магнитного поля
, которые найдем из
уравнения
. Имеем:
Получаем представления
.
.
Вектор
Пойнтинга имеет две компоненты:
. Средний за период поток энергии
определяется в виде
.
Таким
образом, поток энергии во второй среде при полном внутреннем отражении
направлен вдоль границы (Рис.10.6) и он убывает по мере удаления от границы по
закону . Так выглядит явление при отсутствии
потерь во второй среде. Учет потерь приведет к тому, что
. Для выяснения динамики установления такой
специфической картины распределения потока энергии, необходимо решать
нестационарную задачу.
Аналогично
рассматривается ситуация №2, угол преломления при этом равен . Формулы для коэффициентов отражения и
преломления здесь не приводим.
10.10. Приближенные граничные условия Леонтовича. Поверхностный импеданс. Для того чтобы решить задачи электродинамики при наличии границ раздела и найти поле в одной из этих сред, необходимо найти поля во всех средах, учитывая граничные условия. Имеются ситуации, когда допустимо приближенное нахождение поля с использованием приближенных граничных условий Леонтовича для искомого поля. При таком подходе задача существенно упрощается, так как определяется поле только в одной среде. Этот способ оказывается применим, если среда, в которой ищется поле, граничит с хорошо проводящей средой, имеющей большой (по абсолютной величине) показатель преломления.
Рассмотрим
простейшую ситуацию: наличие плоской границы раздела между двумя полу
пространствами с различными свойствами (рис.10.7). Пусть среда имеет свойства вакуума
а в среде
токи
проводимости преобладают над токами смещения:
и при
этом выполнено неравенство
. Для плоской волны по
закону преломления Снеллиуса при
следует:
. Таким образом, при любом угле падения
волна во второй среде идет почти
перпендикулярно к границе. Для волны горизонтальной поляризации во второй среде
будем иметь
Так
как тангенциальные составляющие поля непрерывны на границе, то аналогичная связь
должна быть и в первой среде при :
.
Проведя аналогичные рассуждения для плоской волны вертикальной поляризации, придем к граничному условию
.
Таким
образом, получен приближенная связь между тангенциальными составляющими поля в
первой среде на границе раздела, однако, в эту связь входят свойства второй
среды – поверхностный импеданс Оба
условия записываются в виде единой формы
, (10.44)
где
- внешняя к первой среде единичная нормаль
на границе.
Условия
(10.44) являются приближенными граничными условиями Леонтовича (1948 г.) Для плоской волны точность этого условия повышается, при выполнении условия . При нормальном падении волны на плоскую
границу раздела, условие Леонтовича становится точным.
Условие
соответствует тому, что
.
Значит,
поле во второй среде экспоненциально затухает при увеличении расстояния
.
При
выполнении условия поле проникает во вторую среду
на глубину скин – слоя
. Неравенство
обеспечивает малость угла преломления
при любых углах падения
.
Большое значение условий Леонтовича заключается в том, что их можно применять при решении более сложных задач электродинамики. Рассмотрим условие их применимости в некоторых из этих случаев.
1).
Если вторая оптически более плотная среда неоднородна, но неоднородность ее
проявляется при , то в условии (10.44) такая
неоднородность не проявится существенным образом. Если неоднородность среды
проявляется уже при
, но свойства каждого слоя
удовлетворяют условию
,
, то и
в этом случае применимо условие Леонтовича, но с импедансом
, зависящем от свойств этих слоев.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.