NUR O‘TKAZGICHLAR BO‘YLAB ELEKTROMAGNIT TO‘LQINLARNING TARQALISH JARAYONI Optik tolada elektromagnit to'lqinning tarqalish jarayonini geometrik optika usullari va Maksvell tenglamalarini yechish orqali to'lqin nazariyasi usullari bilan tahlil qilish mumkin. Birinchi usul oddiyroq va aniq muammolarni hal qilishda muhandislik yondashuviga mos keladi, ikkinchi usul optik tolalarning xususiyatlarini batafsil o'rganish uchun mos keladi.
Yorug'lik qo'llanmasida tarqaladigan elektromagnit to'lqinlarni sinflarga va turlarga bo'lish kerak. Yo'naltiruvchi tizimlarda quyidagi sinflarning to'lqinlari mavjud (3-rasm): T - ko'ndalang elektromagnit; E - elektr to'lqini; H - magnit to'lqin; HE va EH gibrid, aralash to'lqinlardir [3]. Rasmda E va H vektorlari silindrsimon koordinatalar tizimida keltirilgan.
3- rasm.
Elektromagnit to'lqin uch vektorli - elektromagnit to'lqinning tarqalish yo'nalishini ko'rsatadigan elektr maydon vektori E, magnit maydon vektori H va Poynting vektori P bilan tavsiflanadi (4-rasm).
Elektromagnit to'lqin har xil turdagi yo'naltiruvchi tizimlarda tarqalganda, bu vektorlar uchligi ularning umumiy yo'nalishini o'zgartirishi mumkin, lekin ayni paytda bir-biriga qat'iy perpendikulyar bo'lishi mumkin.
T to'lqinining elektromagnit oqimi faqat E maydonining ko'ndalang komponentlarini o'z ichiga oladi va n vektor P qat'iy ravishda hidoyat tizimining o'qi bo'ylab yo'naltiriladi. Bunday to'lqinlar ikki simli uzatish liniyalarida (simmetrik, koaksiyal) mavjud.
E yoki H to'lqinlarining elektromagnit oqimi, mos ravishda elektr va magnit maydonlarining ko'ndalang qismlariga qo'shimcha ravishda, ushbu maydonlarning uzunlamasına tarkibiy qismlariga ham ega, bu geometrik talqinda o'qga nisbatan uchlik vektorlarning aylanishini ko'rsatadi. yo'naltiruvchi tizimning (bu holda P vektori allaqachon eksa hidoyat tizimiga burchak ostida yo'naltirilgan). Bunday to'lqinlar metall to'lqin o'tkazgichlarda hayajonlanadi.
EH va HE to'lqinlarining elektromagnit oqimi elektr va magnit maydonlarining uzunlamasına tarkibiy qismlariga ega. Kesimdagi elektr maydon komponentlarining ustunligi bilan EH to'lqini va kesishmada magnit maydon komponentlarining ustunligi bilan HE to'lqini. Ishora vektori ham hidoyat tizimining o'qiga burchak ostida yo'naltiriladi.
Sinflarga bo'linish bilan bir qatorda boshqariladigan tizimlarda tarqaladigan elektromagnit to'lqinlar ham turlarga bo'linadi. To'lqinlarning turlari to'lqinning elektromagnit maydoni strukturasining murakkabligini tavsiflaydi va tolaning kesimida maydonning maksimal va minimal soni bilan farqlanadi. Bunday holda, bir xil toifadagi to'lqinlar tolaning tuzilishiga va nurlanish manbasining xususiyatlariga qarab turli xil miqdordagi to'lqin turlariga ega bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, turli xil optik tolalarda tarqaladigan EH sinfidagi elektromagnit to'lqin turli xil elektromagnit maydon oqim tuzilishiga ega bo'lishi mumkin ENpt, bu erda n - optik tolali yadro perimetri bo'ylab maydon vektori o'zgarishlar soni va m - son. optik tolali yadro diametri bo'ylab maydon o'zgarishlarining (5-rasm).
4-rasm.
Turli rejimlar uchun elektromagnit maydon vektorlarining sxematik diagrammalari 5-rasmda ko'rsatilgan.
5-rasm.
Qiymatlar tolaning parametrlariga, uning diametriga va uzatiladigan signalning to'lqin uzunligiga bog'liq bo'ladi.
To'lqin turlarini tasniflashga bunday yondashuv yorug'lik-suvda tekis to'lqin emas, balki murakkab konfiguratsiyaga ega bo'lgan to'lqinning tarqalishi bilan izohlanadi. Bunday to'lqinning tarqalish jarayonini matematik tarzda tasvirlash uchun ushbu to'lqinning old qismini elementar tekis maydonlari bo'lgan ko'pburchak shaklidagi old qism bilan almashtirish kerak. Har bir bunday maydon elementar tekislik to'lqinini xarakterlaydi, uning tarqalish jarayoni taniqli Maksvell tenglamalari bilan tavsiflanadi (6-rasm).
6-rasm.
Elektromagnit to'lqinlarning tarqalish jarayonining geometrik talqiniga asoslanib, har bir elementar maydonning normali (elementar tekislik to'lqini) uning Poynting vektori bo'ylab ma'lum bir yo'nalishda yo'naltiriladi.
Geometrik talqinda bu normani nur deb hisoblash mumkin va normal (elektromagnit to'lqinning energiyasi) bo'lgan maydonni elektromagnit to'lqinning rejimi deb hisoblash mumkin. Elementar maydonning diametri tarqaladigan to'lqin uzunligiga mos keladi. Binobarin, boshqariladigan rejimlar soni OF yadrosi kesimida joylashtirilishi mumkin bo'lgan elementar tekis maydonlar soni bilan belgilanadi (7-rasm).
7-rasm.
Shunday qilib, elektromagnit to'lqinlar sinfi elektromagnit oqimdagi uchta vektor E, H va P ning joylashishi bilan, elektromagnit to'lqinlar turi esa konfiguratsiya (joylashuvi) va tarqaladigan rejimlar soni bilan tavsiflanadi.
Rejimlar soni
Optik tolalardagi uzatiladigan rejimlarning umumiy sonini (1) formula bilan aniqlash mumkin. Bosqichli va gradient tolalar uchun bu ifoda quyidagi shaklni oladi:
Bu erda V - normallashtirilgan chastota, a - tola yadrosining radiusi, n1 - tola yadrosining sinishi ko'rsatkichi, n2 - qoplamaning sinishi indeksi, X - optik signalning to'lqin uzunligi.
