Interested Article - Обратные волны

Иллюстрация Л. И. Мандельштама (1944), показывающая преломление луча в среде (2), где групповая скорость волн отрицательна
Встречно направленные фазовая (V ф ) и групповая (V гр ) скорости электромагнитной волны в лампе обратной волны типа М

Обратные волны ( англ. backward waves ) — это бегущие волны с противоположными фазовой и групповой скоростями, в которых фаза движется к источнику излучения волны . В анизотропных структурах угол между этими скоростями (или с вектором Умова-Пойнтинга) тупой. Обратные волны обладают целым рядом замечательных, фундаментальных явлений и свойств. В частности, обратный эффект Доплера , отрицательное преломление и антизеркальное отражение, само- и сверхфокусировка при преломлении, а также и при отражении, узкополосный или ограниченный частотный спектр существования, выраженное селективное затухание и многое др.

История

История зарождения теории обратных волн связана с историей понятия отрицательная групповая скорость волны . Первым гипотезу о возможности волн с отрицательной групповой скоростью высказал английский физик Артур Шустер (1851—1934). Об этом в своей публикации от 11 февраля 1904 года указал английский математик и гидродинамик Гораций Лэмб (1849—1934) . А.Шустер предложил Г.Лэмбу изучить условия появления волн с отрицательной групповой скоростью, что тот и сделал в 1904 году, впервые рассмотрев обратные волны в механике . В том же году А.Шустер распространил эту теорию на оптические явления , доказав, что обратные электромагнитные волны возможны при отрицательной групповой скорости, а также что на границе двух сред, в одной из которых распространяется прямая волна, а в другой — обратная, возникает отрицательное преломление .

В 1905 году Поклингтон также указал, что в среде, где возможна обратная волна, источник колебаний формирует волну с групповой скоростью, направленной от источника, в то время как ее фазовая скорость ориентирована к источнику .

В 1940-х годах появились антенны и СВЧ-лампы обратной волны , использовавшие обратные волны . Благодаря этому подзабытые положения теории обратных волн снова попали в сферу внимания физиков. К примеру, в своих лекциях по оптике Л. И. Мандельштам (1879—1944) в 1944 г. детально рассмотрел эффект обратного распространения волн , что способствовало освоению их практического использования и последовавшему в 1950-е годы теоретическому интересу к распространению обратных волн в линиях передачи . Примером тому является работа Г. Д. Малюжинца (1951 г.) . Д. В. Сивухин в 1957 году первым отметил, что фазовая и групповая скорости волны будут противоположно направлены в среде с одновременно отрицательными ε и µ . В развитие этой идеи в 1959 году В. Е. Пафомов теоретически доказал возможность возникновения обратных волн в среде с одновременно отрицательными ε и µ.

См. также

Примечания

  1. Слюсар, Вадим. // Электроника: наука, технология, бизнес. — 2009. — № 7 . — С. 70–79 . 25 сентября 2020 года.
  2. Слюсар, Вадим. // Первая миля. Last Mile (Приложение к журналу «Электроника: Наука, Технология, Бизнес»). — 2010. — № 3—4 . — С. 44–60 . 25 сентября 2020 года.
  3. Arthur Schuster. An Introduction to the Theory of Optics. — Edward Arnold, London, 1904, p. 313—318.
  4. H.C. Pocklington. Growth of a wave-group when the group velocity is negative. — Nature, vol.71, 1905, p. 607—608.
  5. Мандельштам Л. И. Лекции по некоторым вопросам теории колебаний (1944 г.). Четвертая лекция/ В кн.: Мандельштам Л. И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механики. — М.: Наука, 1972, с. 431—437.
  6. G.D. Malyuzhinets. A note on the radiation principle. — Zhurnal Technicheskoi Fiziki, vol. 21, No. 8., p. 940—942 (in Russian. English translation in Sov. Phys. Technical Physics), 1951.
  7. Сивухин Д. В. Об энергии электромагнитного поля в диспергирующих средах. — Оптика и спектроскопия, 1957, т. 3, № 4, с 308—312.
  8. Пафомов В. Е. — ЖТЭФ, 1959. № 36, с. 1853.
Источник —

Same as Обратные волны