6968

Изучение диполя. Волновая зона. Мощность изучения диполя

Доклад

Физика

Изучение диполя. Волновая зона. Мощность изучения диполя Диполь идеализированная система, служащая для приближённого описания распространения поля. Дипольное приближение основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора...

Русский

2013-01-11

19.49 KB

20 чел.

Изучение диполя. Волновая зона. Мощность изучения диполя

Дипо́ль — идеализированная система, служащая для приближённого описания распространения поля. Дипольное приближение основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора и отбрасывании всех членов выше первого порядка. Полученные функции будут эффективно описывать поле в случае, если:

  1. размеры излучающей поле системы малы по сравнению с рассматриваемыми расстояниями, так что отношение характерного размера системы к длине радиус-вектора является малой величиной и имеет смысл рассмотрение лишь первых членов разложения потенциалов в ряд;
  2. член первого порядка в разложении не равен 0, в противном случае нужно использовать приближение более высокой мультипольности;
  3. в уравнениях рассматриваются градиенты потенциалов не выше первого порядка.

Типичный пример диполя — два заряда, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся на расстоянии друг от друга, очень малом по сравнению с расстоянием до точки наблюдения. Поле такой системы полностью описывается дипольным приближением.

Простейшим излучателем электромагнитных волн является электрический диполь, электрический момент которого изменяется во времени по гармоническому закону

р = р0coswt,

где р0 — амплитуда вектора р. Примером подобного диполя может служить система, состоящая из покоящегося положительного заряда +Q и отрицательного заряда -Q, гармонически колеблющегося вдоль направления р с частотой w.

Задача об излучении диполя имеет в теории излучающих систем важное значение, так как всякую реальную излучающую систему (например, антенну) можно рассчитывать рассматривая излучение диполя. Кроме того, многие вопросы взаимодействия излучения с веществом можно объяснить на основе классической теории, рассматривая атомы как системы зарядов, в которых электроны совершают гармонические колебания около их положений равновесия.

Характер электромагнитного поля диполя зависит от выбора рассматриваемой точки. Особый интерес представляет так называемая волновая зона диполя — точки пространства, отстоящие от диполя на расстояниях r, значительно превышающих длину волны (r>>l),— так как в ней кар-

тина электромагнитного поля диполя сильно упрощается. Это связано с тем, что в волновой зоне диполя практически остаются только «отпочковавшиеся» от диполя, свободно распространяющиеся поля, в то время как поля, колеблющиеся вместе с диполем и имеющие более сложную структуру, сосредоточены в области расстояний r<=l.

Если волна распространяется в однородной изотропной среде, то время прохождения волны до точек, удаленных от диполя на расстояние r, одинаково. Поэтому во всех точках сферы, центр которой совпадает с диполем, фаза колебаний одинакова, т. е. в волновой зоне волновой фронт будет сферическим и, следовательно, волна, излучаемая диполем, есть сферическая волна.

В каждой точке векторы Е и Н колеблются по закону cos(wt-kr), амплитуды этих векторов пропорциональны 1/rsinq

(для вакуума), т. е. зависят от расстояния r до излучателя и угла q между направлением радиуса-вектора и осью диполя. Отсюда следует, что интенсивность излучения диполя в волновой зоне I~sin2q/r2.

Зависимость I от q при заданном значении r, в полярных координатах называется диаграммой направленности излучения диполя. диполь сильнее всего излучает в направлениях, перпендикулярных его оси (q=p/2). Вдоль своей оси (q=0 и q=p) диполь не излучает вообще. Диаграмма направленности излучения диполя позволяет формировать излучение с определенными характеристиками и используется при конструировании антенн.

Впервые электромагнитные волны были использованы через семь лет после опытов Герца. 7 мая 1895 г. преподаватель физики офицерских минных классов А.С.Попов (1859—1906) на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал первый в мире радиоприемник, открывший возможность практического использования электромагнитных волн для беспроволочной связи, преобразившей жизнь человечества. Первая переданная в мире радиограмма содержала лишь два слова: «Генрих Герц». Изобретение радио Поповым сыграло огромную роль в деле распространения и развития теории Максвелла.

Электромагнитные волны сантиметрового и миллиметрового диапазонов, встречая на своем пути преграды, отражаются от них. Это явление лежит в основе радиолокации — обнаружения предметов (например, самолетов, кораблей и т. д.) на больших расстояниях и точного определения их положения. Помимо этого, методы

радиолокации используются для наблюдения прохождения и образования облаков, движения метеоритов в верхних слоях атмосферы и т. д.

Для электромагнитных волн характерно явление дифракции — огибания волнами различных препятствий. Именно благодаря дифракции радиоволн возможна устойчивая радиосвязь между удаленными пунктами, разделенными между собой выпуклостью Земли. Длинные волны (сотни и тысячи метров) применяются в фототелеграфии, короткие волны (несколько метров и меньше) применяются в телевидении для передачи изображений на небольшие расстояния (немногим больше пределов прямой видимости). Электромагнитные волны используются также в радиогеодезии для очень точного определения расстояний с помощью радиосигналов, в радиоастрономии для исследования радиоизлучения небесных тел и т. д. Полное описание применения электромагнитных волн дать практически невозможно, так как нет областей науки и техники, где бы они не использовались.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27166. КАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ 108.5 KB
  Считается что если после такого преобразования число канальных бит высокого уровня равно числу канальных бит низкого уровня то постоянная составляющая всей комбинации будет равна нулю DSV = 0. Оставшиеся 103 комбинации пришлось выбрать из тех которые имеют ненулевое значение DSV. Однако вместо одной 10разрядной комбинации каждому из этих 103 8разрядных символов поставлены в соответствие две отличающиеся друг от друга только знаком DSV. Одна из них имеет значение DSV = 2 другая – DSV = 2.
27167. СЛУЖЕБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ 172 KB
  Эта информация кроме специально отведенной для нее зоны данных субкода размещается еще и в символах кода идентификации ID которые имеют место в начале каждого блока – как в зоне данных ИКМ W1 и W2 так и в зоне данных субкода SW1 и SW2. Служебная информация размещаемая в зоне данных субкода может переписываться и дописываться независимо от музыкальной информации записанной в ИКМзоне. Изменить ее не изменяя основных данных невозможно. Это та информация которая записана в символах W1 и W2 кода идентификации ID зоны ИКМданных.
27168. DAT-кассета 167.5 KB
  Так же как у видеокассеты рабочая поверхность ленты защищена шарнирной крышкой и доступ к ней обеспечивается только при откидывании этой крышки. Эта панель к тому же застопоривает шарнирную крышку препятствуя доступу к магнитному слою ленты. Таким образом DATкассета хорошо закрыта со всех сторон и магнитный слой находящейся нее ленты надежно защищен от пыли царапин отпечатков пальцев и других внешних воздействий. В дальнейшем при опускании кассеты внутрь транспортного механизма специальный рычаг ЛПМ поднимает шарнирную крышку...
27169. Система автотрекинга 174.5 KB
  Необходимые условия для вхождения в синхронизм обеспечиваются за счет того что перед началом каждого очередного массива данных на дорожке зона ИКМданных или зона данных субкода размещаются вспомогательные последовательности содержащие большое число переходов IBG вводный и выводной сигналы. Уровни сигналов ошибки при точном а и неточном б следовании головки по дорожке IBG4 F4 F4 F3 F1 F4 F3 IBG3 IBG2 В Нечетный кадр F4 F1 IBG1 1 1 1 2 блока 1 2 2 ATF2 ATF1 Направление движения ленты Направление движения головки 2 2 1 2 1 1 1 IBG1...
27170. Цифровое копирование фонограмм с помощью магнитофона R-DAT 119 KB
  Цифровое копирование фонограмм с помощью магнитофона RDAT Непременным свойством любого магнитофона является его способность к записи. DATмагнитофон в этом смысле не исключение. Однако именно по этой причине вопрос цифрового копирования стал больным вопросом формата RDAT с момента его появления. Компаниипроизводители фонограмм посчитали что такие возможности DATмагнитофонов нарушают их права и права авторов записанного материала справедливо наверное.
27171. Формат цифровой звукозаписи «Компакт-диск» 190 KB
  Таблица 1 Технические параметры формата CD Параметры Значения Диаметр диска мм 120 Толщина диска мм 12 Диаметр центрального отверстия мм 15 Материал диска Поликарбонат Способ воспроизведения информации Постоянная линейная скорость 1214 м с Шаг дорожки записи мкм 16 Минимальная длина пита мкм 083 Длина волны лазера нм 780 Частота дискретизации кГц 441 Число разрядов и характеристика квантования 16 линейная Скорость считывания звуковой информации Мбит с 14112 Общая скорость считывания информации Мбит с 19404 Канальная скорость...
27172. Процедура записи информации с целью последующего ее воспроизведения 54 KB
  В зависимости от типа используемого носителя информации и способа формирования на нем сигналограммы различают несколько систем записи информации [1]. Системой записи принято называть совокупность технических средств обеспечивающих процесс формирования сигналограммы на определенном типе носителя и технических средств обеспечивающих воспроизведение этой информации. Можно выделить семь различных систем записи звуковой информации реально существовавших и применявшихся на практике с момента ее возникновения и до наших дней: механическая...
27173. Неолиберализм в политике правящих кругов стран Европы и Америки в 1960-2000 гг. (на примере США и Великобритании) 42 KB
  Неолибералы выступают за либерализацию экономики использование принципов свободного ценообразования ведущую роль в экономике частной собственности и негосударственных хозяйственных структур. Это обусловило и новую трактовку базовых либеральных ценностей свободы и равенства свободы для свободы которая не только дает возможность бороться за свои интересы но и обеспечивает каждому реальные возможности для этого. впервые мирное время пошла на введение косвенного контроля над ценами и заработной платой. помощи: запретил повышение цен в...
27174. Неоконсерватизм в политике правящих кругов Европы и Америки в 1980-2000 гг. (на примере США и Великобритании 43.5 KB
  На примере США и Великобритании. США. проявились и негативные тенденции в экономическом развитии США. В результате рейганомики дефицит государственного бюджета США составил.