Käänteiset aallot

Taaksepäin aallot ovat kulkevia aaltoja , joilla on vastakkainen vaihe- ja ryhmänopeus, jossa vaihe liikkuu kohti aaltosäteilylähdettä [ 1 ] [2] .  Anisotrooppisissa rakenteissa näiden nopeuksien välinen kulma (tai Umov-Poynting-vektorin kanssa) on tylppä. Taaksepäin suuntautuvilla aalloilla on useita merkittäviä, perustavanlaatuisia ilmiöitä ja ominaisuuksia. Erityisesti käänteinen Doppler-ilmiö , negatiivinen taittuminen [1] [2] ja peiliheijastuksen esto, itsetarkennus ja ylitarkennus taittumisen aikana sekä heijastuksen aikana, kapeakaistainen tai rajoitettu taajuusspektri, voimakas selektiivinen vaimennus, ja paljon enemmän.

Historia

Taaksepäin olevien aaltojen teorian syntyhistoria liittyy aallon negatiivisen ryhmänopeuden käsitteen historiaan [1] [2] . Ensimmäisen hypoteesin negatiivisen ryhmänopeuden aaltojen mahdollisuudesta ehdotti englantilainen fyysikko Arthur Schuster (1851-1934). Englantilainen matemaatikko ja hydrodynamiikka Horace Lamb (1849-1934) [1] [2] huomautti tästä julkaisussaan 11. helmikuuta 1904 . A. Shuster ehdotti G. Lambille, että hän tutkisi negatiivisen ryhmänopeuden omaavien aaltojen ilmaantumisen olosuhteita, minkä hän teki vuonna 1904 tarkasteltuaan taaksepäin aaltoja mekaniikassa ensimmäistä kertaa [1] [2] . Samana vuonna A. Schuster laajensi tämän teorian optisiin ilmiöihin [3] osoittaen, että taaksepäin suuntautuvat sähkömagneettiset aallot ovat mahdollisia negatiivisella ryhmänopeudella, ja myös, että kahden väliaineen rajalla, joista toisessa suora aalto etenee, ja toisessa - käänteisessä , on negatiivinen taittuminen [1] [2] .

Vuonna 1905 Pocklington huomautti myös, että väliaineessa, jossa taaksepäin aalto on mahdollista, värähtelylähde synnyttää aallon, jonka ryhmänopeus on suunnattu lähteestä poispäin, kun taas sen vaihenopeus on suunnattu lähteeseen [1] [2] [ 4] .

1940-luvulla antennit ja taka-aalto-mikroaaltolamput ilmestyivät käyttämällä taaksepäin aaltoja [1] [2] . Tämän ansiosta taaksepäin aaltojen teorian osittain unohdetut määräykset joutuivat jälleen fyysikkojen huomion piiriin. Esimerkiksi L. I. Mandelstam (1879–1944) pohti optiikkaa koskevissa luennoissaan vuonna 1944 yksityiskohtaisesti aaltojen taaksepäin etenemisen vaikutusta [5] , mikä vaikutti aaltojen käytännön käytön kehittymiseen ja 1950-luvulla seuranneeseen teoreettiseen kiinnostukseen. taaksepäin suuntautuvien aaltojen etenemisessä aallot siirtolinjoissa [1] [2] . Esimerkki tästä on G. D. Malyuzhinetsin työ (1951) [6] . DV Sivukhin totesi vuonna 1957 ensimmäisenä, että aallon vaihe- ja ryhmänopeudet ovat vastakkaisia ​​väliaineessa, jossa on samanaikaisesti negatiivinen ε ja µ [1] [2] [7] . Tätä ideaa kehitettäessä V. E. Pafomov osoitti teoreettisesti vuonna 1959 taaksepäin suuntautuvien aaltojen esiintymisen mahdollisuuden väliaineessa, jossa on samanaikaisesti negatiivinen ε ja µ. [1] [2] [8]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Slyusar, Vadim. Antennitekniikan metamateriaalit: historia ja perusperiaatteet  // Elektroniikka: tiede, tekniikka, liiketoiminta. - 2009. - Nro 7 . - S. 70-79 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Slyusar, Vadim. Metamateriaalit antennitekniikassa: perusperiaatteet ja tulokset  // First Mile. Last Mile (Lisäosa lehteen "Electronics: Science, Technology, Business"). - 2010. - Nro 3-4 . — S. 44–60 .
  3. ↑ Arthur Schuster. Johdatus optiikkateoriaan. - Edward Arnold, Lontoo, 1904, s. 313-318.
  4. ↑ H. C. Pocklington. Aaltoryhmän kasvu, kun ryhmän nopeus on negatiivinen. — Luonto, osa 71, 1905, s. 607-608.
  5. ↑ Mandelstam L. I. Luentoja joistakin värähtelyteorian kysymyksistä (1944). Neljäs luento / Kirjassa: Mandelstam LI Luentoja optiikasta, suhteellisuusteoriasta ja kvanttimekaniikasta. - M.: Nauka, 1972, s. 431-437.
  6. ↑ GD Malyuzhinets. Huomautus säteilyn periaatteesta. — Zhurnal Technicheskoi Fiziki, voi. 21, ei. 8 p. 940-942 (venäjäksi. Englanninkielinen käännös in Sov. Phys. Technical Physics), 1951.
  7. ↑ Sivukhin D.V. Sähkömagneettisen kentän energiasta dispersiivisissä väliaineissa. - Optiikka ja spektroskopia, 1957, osa 3, nro 4, s. 308-312.
  8. ↑ Pafomov V.E. - ZhTEF, 1959, nro 36, s. 1853.
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat