Новые типы поверхностных электромагнитных волн в проводящих средах

• Автор: Дацко, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
В диссертации экспериментально исследована структура электромагнитного поля вблизи поверхности проводящих сред: полупроводника в постоянном магнитном поле и солёной воды (без магнитного поля).
В антимониде индия на частотах много меньших плазменной и циклотронной обнаружены медленные (уф « с) поверхностные магнитоплазменные волны (ПМВ)-ранее неизвестная низкочастотная ветвь электромагнитных колебаний твердотельной плазмы, существующая только в магнитном поле. Тем самым доказано, что магнитное поле кардинально меняет свойства поверхности проводящей среды и приводит к появлению нового класса поверхностных электромагнитных волн.
Разработан экспериментальный метод исследования быстрых (у > с) и медленных (у « с) поверхностных электромагнитных волн в ВЧ и СВЧ диапазонах. Обнаружена на опыте поверхностная электромагнитная волна, теоретически предсказанная в начале нашего века А.Зоммерфельдом и Я.Ценнеком. В 20-е годы концепция этой волны, распространяющейся над проводящей поверхностью Земли, была оспорена рядом ведущих теоретиков, а многочисленные попытки обнаружить её в поле излучения обычных радиоантенн закончились неудачно. В отечественной радиофизике до сих пор существует убеждение, что реальные излучатели волну не возбуждают и сама концепция не соответствует физической реальности. Полученный нами результат должен устранить давнее заблуждение и открыть путь исследованиям в этой области радиофизики с целью изучения возможности создания новых систем дальней радиосвязи и радиолокации.
Основной результат диссертации состоит в том, что спектр известных поверхностных электромагнитных колебаний оптического диапазона (плазмоньг, поляритоны, магноны) дополнен двумя новыми ветвями: медленными поверхностными магнитоплазменными волнами и быстрой волной Зоммерфельда-Ценнека, обнаруженными в ВЧ и СВЧ-диапазопах, что даёт основания говорить о возникновении нового направления исследований в электродинамике поверхности.

Содержание
Введение
Часть I. МЕДЛЕННЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ МАГНИТОПЛАЗМЕННЫЕ ВОЛНЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Глава I. Теоретические основы существования поверхностных электромагнитных волн
1.1. Структура электромагнитного поля вблизи поверхности намагнитченного полупроводника
1.2. Теория медленной поверхностной волны
Глава II. Экспериментальный метод
2.1. Требования к экспериментальному методу
2.2. Общие принципы методики
2.3. Экспериментальная установка
2.4. О технике измерений
2.5. Параметры образцов
Г лава III. Режим бегущей волны
3.1. Идея эксперимента
3.2. Исследование формы волнового фронта
3.3. Интерференция медленных волн
3.4. Основные свойства волны
3.5. Отражение волны от ребра волноведущей плоскости
3.6. Эффективность возбуждения поверхностной волны
3.7. Связь волны с поверхностью
Глава IV. Волноводное распространение ПМВ
4.1. Решающий эксперимент
4.2. Формирование волноводной моды
4.3. Область существования волны
4.4. Затухание медленных поверхностных волн
4.5. Влияние температуры на распространение волны
Глава V. Режим стоячей волны
5.1. Схема движения волны
5.2. Плоский резонатор Фабри-Перо
5.3. Дисперсия поверхностной волны
5.4. Структура поля волны
5.5. Поляризация поверхностной волны
5.6. Геликоновые пучки
Глава VI. Приборы на основе медленных ПМВ

Часть II. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ 97 ВОЛНЫ НА СОЛЁНОЙ ВОДЕ Глава I. Аналитический обзор
1. ]. История исследований
1.2. Анализ отрицательных результатов исследований
1.3. Критика концепции Л.И. Манделынтамма
1.4. Современный взгляд на ПЭВ Ценнека
1.5 Свойства волны Ценнека
Глава II. Экспериментальный поиск волны
2.1. Экспериментальный метод
2.2. Наблюдение волны Ценнека-Зоммерфельда
2.3. Стоячая ПЭВ на плоской поверхности воды
2.4. Опыты с бегущими волнами
2.5. Радиальная расходимость поверхностной волны
2.6. Вертикальная структура поля
2.7. Излучатель ПЭВ Ценнека
Глава III. Применения ПЭВ Ценнека
3.1. Лабораторные опыты по локации
3.2. О возбуждении ПЭВ на океанской поверхности
3.3. Натурный эксперимент Хансена
3.4. О методике натурного эксперимента
3.5. Морская радиосвязь
3.6. Радиолокатор ПЭВ
Выводы к части II. Почему волна Ценнека не наблюдалась
в естественных условиях?
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

где 0 - угол между к и Н . Видно, что существуют три частотные области, отличающиеся отношением 8ху / 8хх. Предельные частоты этих диапазонов могут быть найдены из соотношений
Єху(1 + $'т2 9) + 2і£уХ вігі#

+ 4*
(15)
2£ух вігіб1] > [(І + зіп2
1, то существует
Если £ > £
IV«! |
область, где могут существовать волны геликониого типа. В предельном случае 11 » их дисперсионная характеристика задается соотно-

с 2$,тв
(16)
Далее авторы [45] показали, что поверхностный геликон может существовать в области углов 0, таких что
1 < гдгв <
1 _ £тг£уу » тах
5 ~ _ Ку

(17)

[к*-(соЧ сг)£„]
ку - волновой вектор в плоскости поверхности
Дисперсионное соотношение ПМВ более общего вида было получено Ю.В.Кистовичем [97] исходя из требований только медленности волны. При выполнении условия (3) его дисперсионное соотношение переходит в выражение (14).