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

24 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

71709. Команды изменения данных 60.5 KB
  При создании и дальнейшем сопровождении базы данных обычно возникает задача добавления новых и удаления ненужных записей а также изменения содержимого ячеек таблицы. Запросы начинающиеся с этих ключевых слов не возвращают данные в виде виртуальной таблицы...
71710. Определение данных 85 KB
  Для создания таблицы необходимо указать ее имя и определить столбцы. Определение столбца включает его имя и тип. Если указывается длина столбца, то она заключается в круглые скобки после типа. Кроме того, можно указать ограничения для столбца.
71711. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ 465.5 KB
  Метод основан на способности лакокрасочных покрытий в зависимости от степени отвержения удерживать на своей поверхности стеклянные шарики или бумагу при заданной нагрузке и заключается в определении времени в течение которого жидкий лакокрасочный слой превращается пленку с требуемой степенью высыхания.
71713. Программирование линейных алгоритмов. Работа с отладчиком 1.58 MB
  Линейная программа Если в программе все операторы выполняются последовательно, один за другим, такая программа называется линейной. Рассмотрим в качестве примера программу, вычисляющую результат по заданной формуле.
71714. Предварительная обработка статистических данных 111 KB
  Предварительная обработка статистических данный включает в себя: Сортировку данных по величине представление их в виде вариационного ряда; Вычисление основных числовых характеристик выборки: выборочного среднего выборочной дисперсии исправленной выборочной дисперсии и дополнительных...
71715. Оценка параметров распределения и проверка статистических гипотез о виде распределения 133 KB
  Сравнить эмпирические и теоретические частоты с помощью критерия Пирсона. Для этого составляют расчетную таблицу по которой находят наблюдаемое значение критерия Пирсона, затем по таблице критических точек распределения, по заданному уровню значимости и числу степеней свободы...
71716. ОБРАБОТКА АНКЕТЫ 94.5 KB
  Провести оценку по второму вопросу выбор профессии по 3х градусной односторонней шкале: мечта о психологии 10 баллов; желание где-то учиться 5 баллов; все равно где учиться 1 балл. Провести оценку по третьему вопросу жизненная цель по 4 градусной односторонней шкале...
71717. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ГРУНТА 55.5 KB
  Гранулометрическим составом грунта называется содержание в массе грунта частиц (фракций) различной крупности по отношению к общей массе сухого грунта. Определение гранулометрического состава состоит в разделении частиц, составляющих грунт, на отдельные группы (фракции), приведенные...